IEEE 1901 - IEEE 1901

Não deve ser confundido com Power over Ethernet (PoE).

O IEEE Std 1901-2010 é um padrão para dispositivos de comunicação de alta velocidade (até 500 Mbit / s na camada física) por meio de linhas de energia elétrica, geralmente chamadas de banda larga sobre linhas de energia (BPL). O padrão usa frequências de transmissão abaixo de 100 MHz. Este padrão é utilizável por todas as classes de dispositivos BPL, incluindo dispositivos BPL usados ​​para a conexão (<1500m para as instalações) para serviços de acesso à Internet , bem como dispositivos BPL usados ​​em edifícios para redes locais , aplicações de energia inteligente , plataformas de transporte (veículos ) e outros aplicativos de distribuição de dados (<100m entre dispositivos).

O padrão IEEE Std 1901-2010 substituiu uma dúzia de especificações de powerline anteriores. Inclui um protocolo de coexistência entre sistemas (ISP) obrigatório. O ISP IEEE 1901 evita interferência quando as diferentes implementações BPL são operadas próximas umas das outras.

Para lidar com vários dispositivos tentando usar a linha ao mesmo tempo, IEEE Std 1901-2010 oferece suporte a TDMA , mas CSMA / CA (também usado em WiFi ) é mais comumente implementado por dispositivos vendidos.

O padrão 1901 é obrigatório para iniciar o carregamento CC de veículos elétricos SAE J1772 (CA usa PWM) e o único protocolo de linha de energia para rede heterogênea IEEE 1905 .1. Foi altamente recomendado nos padrões de smart grid IEEE P1909.1 porque esses são principalmente para o controle de dispositivos CA, que por definição sempre têm conexões de energia CA - portanto, nenhuma conexão adicional é necessária.

Status

O Grupo de Trabalho IEEE P1901 começou em junho de 2005. Mais de 90 organizações contribuíram para o padrão. Metade das organizações eram dos Estados Unidos, um quarto do Japão e o último quarto da Europa.

O IEEE 1901 concluiu um padrão formal IEEE Std 1901-2010 publicado em dezembro de 2010. O grupo de trabalho que mantém e estende os padrões é patrocinado pelo Comitê de Padrões de Comunicação de Linha de Energia IEEE (PLCSC). IEEE Std 1901-2020 foi publicado em janeiro de 2021.

Adoções

ITU-T G.9972

O protocolo de coexistência de ISP IEEE 1901 foi estendido para oferecer suporte à família de padrões de rede doméstica da União Internacional de Telecomunicações, conhecido como G.hn , e adotado pelo ITU-T como Recomendação ITU-T G.9972.

SGIP

O Smart Grid Interoperability Panel (SGIP) iniciado pelo Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) dos EUA exige a implementação do mecanismo de coexistência de ISP IEEE 1901 (ou ITU-T G.9972) em todas as tecnologias que operam em linhas de energia. NISTIR 7862: Diretriz para a implementação de coexistência para padrões de comunicação de linha de energia de banda larga O padrão IEEE 1901 está incluído no Catálogo de Padrões SGIP

DLNA

Em 2012, a Digital Living Network Alliance (DLNA) anunciou que suportava os padrões IEEE 1901.

SAE e IEC 62196

Os padrões SAE J1772 e IEC 62196 para carregamento de veículos elétricos incluem IEEE 1901 como o padrão para comunicação de linha de energia entre o veículo, a estação de carregamento CC externa e a rede inteligente , sem a necessidade de um pino adicional; A SAE International e a IEEE Standards Association estão compartilhando seus projetos de padrões relacionados à rede inteligente e eletrificação de veículos.

IEEE 1905.1

IEEE 1901 é o padrão de comunicação de linha de energia compatível com o padrão IEEE 1905.1 para uma rede doméstica digital convergente.

Descrição

Os padrões de 1901 incluem duas camadas físicas diferentes, uma baseada na modulação FFT de multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM) e outra baseada na modulação wavelet OFDM. Cada PHY é opcional e os implementadores da especificação podem, mas não são obrigados a incluir ambos. O FFT PHY é derivado da tecnologia HomePlug AV e é implantado em produtos baseados em HomePlug. O Wavelet PHY é derivado da tecnologia HD-PLC e é implantado em produtos baseados em HD-PLC. Vai até 1024-QAM .

A transformada rápida de Fourier (FFT) PHY inclui um esquema de correção de erro progressivo (FEC) com base no código turbo convolucional (CTC). A segunda opção "Wavelet PHY" inclui um FEC obrigatório baseado em Reed – Solomon (RS) concatenado e código convolucional , e uma opção para usar o código de verificação de paridade de baixa densidade ( LDPC ).

No topo dessas duas camadas físicas, duas camadas diferentes de Controle de Acesso à Mídia (MAC) foram definidas; um para rede doméstica e outro para acesso à Internet . Dois MACs foram necessários porque cada aplicativo tem requisitos diferentes.

Para gerenciar a coexistência entre PHYs e MACs, foi desenvolvido o Inter-System Protocol (ISP). O ISP permite que vários dispositivos e sistemas BPL compartilhem recursos de comunicação (frequência / tempo) quando instalados em uma rede com fiação elétrica comum. O ISP permite que dispositivos compatíveis com 1901 e dispositivos compatíveis com ITU-T G.hn coexistam. O protocolo fornece divisão de frequência configurável para acesso e divisão de tempo para uso doméstico com uma granularidade compatível com os requisitos de qualidade de serviço (QoS) dos aplicativos de áudio e vídeo mais exigentes.

Uma emenda em 2019, IEEE 1901a-2019, define uma maneira mais flexível de separar canais OFDM wavelet para aplicativos de Internet das Coisas .

Padrões relacionados

Outro grupo comercial chamado o Fórum HomeGrid foi formado em 2008 para promover o ITU-T casa padrões conhecida como rede G.hn . A recomendação ITU-T G.9972, aprovada em junho de 2010, especifica um mecanismo de coexistência para transceptores de rede doméstica capazes de operar em fiação elétrica. Esta recomendação é baseada no IEEE 1901 ISP.

O IEEE 1675 foi aprovado em 2008. Ele forneceu padrões de teste e verificação para o hardware comumente usado para instalações de banda larga sobre linha de energia (BPL) (principalmente acopladores e gabinetes) e métodos de instalação padrão para garantir a conformidade com os códigos e padrões aplicáveis.

Outros padrões IEEE patrocinados pelo Comitê de Padrões de Comunicação de linha de energia:

  • "IEEE P1909.1" .: Prática Recomendada para Equipamentos de Comunicação de Rede Inteligente - Métodos de teste e requisitos de instalação
  • "IEEE 1905.1" .: Padrão para uma rede doméstica digital convergente para tecnologias heterogêneas.
  • "IEEE 1775" .: Grupo de Trabalho EMC de Comunicação de Linha Elétrica.

Padrões derivados

As duas normas abaixo e suas emendas também são escritas pelo mesmo comitê. Apesar das diferentes larguras de banda e frequências abordadas, eles se baseiam em tecnologias semelhantes, especializadas em suas principais áreas de uso. Todos os três incluem provisões para autenticação e segurança criptográfica.

  • IEEE 1901.1: Comunicações de linha de energia de frequência média (menos de 12 MHz) para aplicativos de rede elétrica inteligente. Ele usa qualquer tipo de OFDM, pode usar TDMA ou CSMA e modula até 16-QAM. Ele tem provisões para ISP.
  • IEEE 1901.2: Comunicações de linha de energia de banda estreita (menor que 500 kHz) para aplicativos de rede elétrica inteligente. Foi autorizado em 2010 e aprovado como padrão em outubro de 2012. Suporta taxas de dados de até 500 kbps. Ele usa apenas FFT OFDM. Ele suporta CSMA ou uma prevenção de colisão de entalhe de frequência (semelhante ao FDMA), embora as análises tendam a acreditar que o mecanismo CSMA será usado com menos frequência, pois requer o envio de um preâmbulo, enquanto o FDMA é naturalmente suportado como parte do tom adaptativo (frequência) escolha. Comparado com os outros dois padrões, ele tem a maioria das partes simplificada ou minimizada devido à velocidade mais baixa e ao escopo de uso mais limitado. Ele modula até 16-QAM, suporta redes de até 72 kV e possui recursos para o envio de dados através de um transformador. Também descreve a possibilidade de interoperabilidade com G3-PLC / PRIME CENELEC A.

Um rascunho IETF RFC endereça as camadas superiores do protocolo, ou seja, as especificações de passagem de pacotes IPv6 nas camadas PHY e MAC de sistemas PLC como IEEE 1901. 6LoWPAN foi usado anteriormente para esta finalidade, mas não corresponde exatamente ao caso de uso.

Disponibilidade

Os padrões IEEE 1901 são promovidos por grupos comerciais como a HomePlug Powerline Alliance e a HD-PLC Alliance. Panasonic é membro da HD-PLC Alliance e licencia suas patentes e tecnologias que suportam IEEE 1901. MegaChips (antiga Kawasaki Microelectronics, também membro) anunciou um produto em 2011. O programa de marketing de rede Hy-Fi da Qualcomm combina IEEE 1901 (em tomadas CA em todos os quartos) com IEEE 802.11ad (que não penetra nas paredes) com a marca Wi-Fi .

Como o IEEE 1905 inclui e exige conformidade com o IEEE 1901, ele e o regime de certificação da nVoy também indicam conformidade com 1901. Geralmente, os consumidores contam com a marca nVoy para mostrar que o dispositivo oferece suporte a redes IEEE 1901 gigabit.

Veja também

Referências

links externos