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IEEE 1901

IEEE 1901 es un estándar para dispositivos de comunicación de alta velocidad (hasta 500 Mbit/s en la capa física) a través de líneas eléctricas, a menudo llamado banda ancha sobre líneas eléctricas (BPL). [1] El estándar utiliza frecuencias de transmisión inferiores a 100 MHz. Este estándar es utilizable por todas las clases de dispositivos BPL, incluidos los dispositivos BPL utilizados para la conexión (<1500 m de las instalaciones) a servicios de acceso a Internet , así como dispositivos BPL utilizados dentro de edificios para redes de área local , aplicaciones de energía inteligente , plataformas de transporte (vehículos ) y otras aplicaciones de distribución de datos (<100 m entre dispositivos). [2]

El estándar IEEE 1901, establecido en 2010, estableció el primer punto de referencia mundial para la comunicación por línea eléctrica adaptada a redes domésticas multimedia, audio y vídeo y redes inteligentes. Este estándar sufrió una enmienda en IEEE 1901a-2019, introduciendo mejoras en la capa física HD-PLC (wavelet) para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT). Se actualizó aún más en 2020, conocido como IEEE 1901-2020. [3]

El estándar IEEE 1901 reemplazó una docena de especificaciones de línea eléctrica anteriores. Incluye un protocolo entre sistemas (ISP) de coexistencia obligatoria. El ISP IEEE 1901 evita interferencias cuando las diferentes implementaciones de BPL funcionan muy cerca unas de otras. [4] Para manejar múltiples dispositivos que intentan usar la línea al mismo tiempo, IEEE 1901 admite TDMA , pero CSMA/CA (también usado en WiFi ) es el más comúnmente implementado por los dispositivos vendidos. [5] [6]

El estándar IEEE 1901 es obligatorio para iniciar la carga de CC de vehículos eléctricos SAE J1772 (la CA utiliza PWM ) y el único protocolo de línea eléctrica para redes heterogéneas IEEE 1905 .1. Fue altamente recomendado en los estándares de red inteligente IEEE P1909.1 porque son principalmente para el control de dispositivos de CA, que por definición siempre tienen conexiones de alimentación de CA; por lo tanto, no se requieren conexiones adicionales.

Resumen de actualizaciones

El estándar IEEE 1901 fue un paso importante en el desarrollo de tecnologías de comunicación por línea eléctrica (PLC). El PLC permite la comunicación de datos a través de líneas eléctricas existentes, lo que puede resultar particularmente útil en entornos donde es difícil instalar cableado nuevo o donde la comunicación inalámbrica puede ser problemática.

  1. IEEE 1901-2010 : Este fue el estándar inicial que sentó las bases para la banda ancha a través de líneas eléctricas (BPL) y las redes eléctricas domésticas. Definía dos capas físicas incompatibles:
    • OFDM (multiplexación por división de frecuencia ortogonal) basada en FFT ( transformada rápida de Fourier ): se utiliza principalmente para acceder a BPL.
    • OFDM basado en Wavelet : Se utiliza para redes domésticas y algunas aplicaciones BPL de acceso.
  2. IEEE 1901a-2019 : esta enmienda se centró en mejorar la capa física HD-PLC (comunicación por línea eléctrica de alta definición) basada en wavelets . El objetivo principal era hacerlo más adecuado para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT). Los dispositivos de IoT a menudo requieren baja potencia, baja latencia y comunicación confiable, y las mejoras en esta enmienda tenían como objetivo satisfacer estas necesidades.
  3. IEEE 1901-2020 : esta fue una revisión del estándar 1901 original. Las revisiones de las normas suelen implicar actualizaciones para abordar los avances tecnológicos, incorporar comentarios de la industria y garantizar que la norma siga siendo relevante y eficaz.

El desarrollo y la evolución del estándar IEEE 1901 subraya la importancia de la comunicación por línea eléctrica en los escenarios de redes modernos. A medida que IoT continúa creciendo, con miles de millones de dispositivos conectados, tener un medio de comunicación robusto y versátil como PLC puede ser invaluable, especialmente en entornos donde los métodos de red tradicionales pueden ser un desafío.

Estado

El grupo de trabajo IEEE P1901 comenzó en junio de 2005. Más de 90 organizaciones contribuyeron al estándar. La mitad de las organizaciones eran de Estados Unidos, una cuarta parte de Japón y la última cuarta parte de Europa. [4]

IEEE 1901 completó un estándar formal IEEE 1901-2010 publicado en diciembre de 2010. El grupo de trabajo que mantiene y amplía los estándares está patrocinado por el IEEE Power Line Communication Standard Committee (PLCSC). [7] IEEE 1901-2020 se publicó en enero de 2021.

Adopciones

UIT-T G.9972

El protocolo de coexistencia de ISP IEEE 1901 se amplió para admitir la familia de estándares de redes domésticas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones conocida como G.hn y fue adoptado por el UIT-T como Recomendación UIT-T G.9972 . [8]

SGIP

El Panel de Interoperabilidad de Redes Inteligentes (SGIP) iniciado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. exige la implementación del mecanismo de coexistencia de ISP IEEE 1901 (o ITU-T G.9972) en todas las tecnologías que operan sobre líneas eléctricas. NISTIR 7862: Guía para la Implementación de Coexistencia de Estándares de Comunicación por Línea Eléctrica de Banda Ancha [9] El estándar IEEE 1901 está incluido en el Catálogo de Estándares SGIP [10]

DLNA

En 2012, Digital Living Network Alliance (DLNA) anunció que admitía los estándares IEEE 1901. [11]

SAE e IEC 62196

Los estándares SAE J1772 e IEC 62196 para carga de vehículos eléctricos incluyen IEEE 1901 como estándar para la comunicación por línea eléctrica entre el vehículo, la estación de carga CC externa y la red inteligente , sin requerir un pin adicional; SAE International y la IEEE Standards Association están compartiendo sus borradores de estándares relacionados con la red inteligente y la electrificación de vehículos. [12]

IEEE 1905.1

IEEE 1901 es el estándar de comunicación por línea eléctrica compatible con el estándar IEEE 1905.1 para una red doméstica digital convergente. [13]

Descripción

Los estándares 1901 incluyen dos capas físicas diferentes (PHY), una basada en la modulación por multiplexación por división de frecuencia ortogonal ( OFDM) de transformada rápida de Fourier (FFT) y otra basada en la modulación OFDM wavelet . Cada PHY es opcional y los implementadores de la especificación pueden incluir ambos, aunque no están obligados a hacerlo. FFT PHY se deriva de la tecnología HomePlug AV y se implementa en productos basados ​​en HomePlug. Wavelet PHY se deriva de la tecnología HD-PLC y se implementa en productos basados ​​en HD-PLC. [14] Sube hasta 1024-QAM .

FFT PHY incluye un esquema de corrección de errores directos (FEC) basado en un código turbo convolucional (CTC). La segunda opción, "Wavelet PHY", incluye un FEC obligatorio basado en Reed-Solomon (RS) concatenado y código convolucional , y una opción para usar código de verificación de paridad de baja densidad (LDPC). [15]

Además de estas dos capas físicas, se definieron dos capas de control de acceso a medios (MAC) diferentes; uno para redes domésticas y el otro para acceso a Internet . [16] Se necesitaban dos MAC porque cada aplicación tiene requisitos diferentes.

Para gestionar la coexistencia entre PHY y MAC, se desarrolló el Protocolo entre sistemas (ISP). El ISP permite que varios dispositivos y sistemas BPL compartan recursos de comunicación (frecuencia/tiempo) cuando se instalan en una red con cableado eléctrico común. El ISP permite que coexistan dispositivos compatibles con 1901 y dispositivos compatibles con ITU-T G.hn. El protocolo proporciona división de frecuencia configurable para acceso y división de tiempo para el hogar con una granularidad compatible con los requisitos de calidad de servicio (QoS) de las aplicaciones de audio y video más exigentes. [17]

Una enmienda de 2019, IEEE 1901a-2019, define una forma más flexible de separar los canales OFDM wavelet para aplicaciones de Internet de las cosas . [18]

Normas relacionadas

En 2008 se formó otro grupo comercial llamado HomeGrid Forum para promover los estándares de redes domésticas del UIT-T conocidos como G.hn. La Recomendación UIT-T G.9972, aprobada en junio de 2010, especifica un mecanismo de coexistencia para transceptores de redes domésticas capaces de operar a través de cableado de línea eléctrica. Esta recomendación se basa en el ISP IEEE 1901. [19]

IEEE 1675 fue aprobado en 2008. Proporcionó estándares de prueba y verificación para el hardware comúnmente utilizado para instalaciones de banda ancha a través de líneas eléctricas (BPL) (principalmente acopladores y gabinetes) y métodos de instalación estándar para garantizar el cumplimiento de los códigos y estándares aplicables. [20]

Otros estándares IEEE patrocinados por el Comité de Estándares de Comunicación de Líneas Eléctricas: [21]

Estándares derivados

Las dos normas siguientes y sus enmiendas también están redactadas por el mismo comité. A pesar de los diferentes anchos de banda y frecuencias abordados, se basan en tecnologías similares especializadas en sus principales áreas de uso. Los tres incluyen disposiciones para la seguridad y autenticación criptográfica. [21]

Un borrador RFC del IETF aborda las capas superiores del protocolo, es decir, los aspectos específicos del paso de paquetes IPv6 a través de las capas PHY y MAC de sistemas PLC como IEEE 1901. Anteriormente se utilizó 6LoWPAN para este propósito, pero no coincide exactamente con el caso de uso. [25]

Ver también

Referencias

  1. ^ Nayagam, Arun; Rajkotia, Purva R.; Krishnam, Manjunath.; Rindchen, Markus. (Febrero 2014). "capítulo 13: IEEE 1901: banda ancha a través de redes eléctricas". En Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (eds.). Comunicaciones por línea eléctrica MIMO: estándares de banda ancha y estrecha, EMC y procesamiento avanzado. Prensa CRC. págs. 391–426. doi :10.1201/b16540-17. ISBN 978-1-4665-5752-9. Archivado desde el original el 19 de mayo de 2014.
  2. ^ "Ya se ha publicado el estándar final de banda ancha a través de líneas eléctricas IEEE 1901". Presione soltar . Asociación de estándares IEEE. 1 de febrero de 2011 . Consultado el 23 de diciembre de 2013 .
  3. ^ Nessum. "IEEE 1901". Nessum .
  4. ^ ab Jean-Philippe Faure (mayo de 2011). "Las realidades de la ratificación de IEEE 1901". Red inteligente IEEE .
  5. ^ "Sistema de acceso IEEE 1901: una descripción general de su singularidad y motivación" (PDF) . Morse.colorado.edu . Consultado el 15 de mayo de 2018 .
  6. ^ "Iquidad de los protocolos MAC: IEEE 1901 frente a 802.11" (PDF) . Infoscience.epfl.ch . Consultado el 15 de mayo de 2018 .
  7. ^ Jean-Philippe Faure (diciembre de 2011). "Comité de Normas de Comunicación por Líneas Eléctricas". Página web oficial . Sociedad de Comunicación IEEE . Consultado el 6 de noviembre de 2013 .
  8. ^ UIT-T (junio de 2010). "G.9972: Mecanismo de coexistencia para transceptores de redes domésticas alámbricas". Página web oficial .
  9. ^ NIST SGIP (1 de junio de 2012). "NISTIR 7862". Página web oficial .
  10. ^ NIST SGIP (31 de enero de 2013). "Catálogo de Normas de la SGIP". Página web oficial .
  11. ^ DLNA (12 de marzo de 2012). "DLNA® aprueba las redes Powerline HomePlug AV y HD-PLC para una mayor conectividad doméstica digital". Presione soltar . Consultado el 23 de diciembre de 2013 .
  12. ^ Pokrzywa, Jack; Reidy, María (12 de agosto de 2011). "El 'conector combinado' J1772 de SAE para carga de CA y CC avanza con la ayuda de IEEE". SAE Internacional . Archivado desde el original el 14 de junio de 2012 . Consultado el 12 de agosto de 2011 .
  13. ^ ab Cohen, Etan G.; Hola, Duncan; Mohanty, Bibhu P.; Rajkotia, Purva R. (febrero de 2014). "capítulo 15: IEEE 1905.1: redes domésticas digitales convergentes". En Berger, Lars T.; Schwager, Andreas; Pagani, Pascal; Schneider, Daniel M. (eds.). Comunicaciones por línea eléctrica MIMO: estándares de banda ancha y estrecha, EMC y procesamiento avanzado. Prensa CRC. págs. 391–426. doi :10.1201/b16540-19. ISBN 978-1-4665-5752-9.
  14. ^ "Explore los productos HD-PLC". Sitio web oficial de la Alianza HD-PLC . Febrero de 2021.
  15. ^ Stefano Galli; O. Logvinov (julio de 2008). "Desarrollos recientes en la estandarización de las comunicaciones por líneas eléctricas dentro del IEEE". Revista de comunicaciones IEEE . 46 (7): 64–71. doi :10.1109/MCOM.2008.4557044. S2CID  2650873.Una descripción general de la propuesta P1901 PHY/MAC.
  16. ^ S. Goldfisher, S. Tanabe, "Sistema de acceso IEEE 1901: una descripción general de su singularidad y motivación", IEEE Commun. Mag., vol. 48, núm. 10, octubre de 2010, págs. 150-157.
  17. ^ IEEE-SA (18 de junio de 2009). "El grupo de trabajo IEEE de banda ancha sobre líneas eléctricas aprueba disposiciones para MAC/PHY y protocolo entre sistemas" (PDF) .
  18. ^ "IEEE 1901a-2019 - Borrador de estándar aprobado por IEEE para banda ancha a través de redes de líneas eléctricas: control de acceso al medio y enmienda de especificaciones de capa física: mejora para aplicaciones de Internet de las cosas". estándares.ieee.org .
  19. ^ "G.9972: Mecanismo de coexistencia para transceptores de redes domésticas alámbricas". UIT-T . Noviembre de 2011.
  20. ^ IEEE STD 1675-2008: estándar IEEE para hardware de banda ancha a través de línea eléctrica . 7 de enero de 2009. doi :10.1109/IEEESTD.2008.4747595. ISBN 978-0-7381-5810-5.
  21. ^ ab "Proyectos y grupos de trabajo activos". Comité de Normas de Comunicaciones de Líneas Eléctricas .; "Estándares publicados". Comité de Normas de Comunicaciones de Líneas Eléctricas .
  22. ^ IEEE 1901.1-2018: Estándar para comunicaciones de línea eléctrica de frecuencia media (menos de 12 MHz) para aplicaciones de redes inteligentes . doi :10.1109/ieeestd.2018.8360785. ISBN 978-1-5044-4820-8.
  23. ^ ab IEEE 1901.2-2013: Estándar para comunicaciones de línea eléctrica de banda estrecha de baja frecuencia (menos de 500 kHz) para aplicaciones de redes inteligentes . doi :10.1109/ieeestd.2013.6679210. ISBN 978-0-7381-8793-8.
  24. ^ LeClare, Jim; Niktash, Afshin; Levi, Víctor (22 de mayo de 2013). "NOTA DE SOLICITUD 5676: descripción general, historia y formación de IEEE P1901.2 para PLCr OFDM de banda estrecha". Máxima Integrada .
  25. ^ Liu, Bing; Hou, Jianqiang; Perkins, Carlos; Tang, Xiaojun; Hong, Yong-Geun. "Transmisión de paquetes IPv6 a través de redes PLC". herramientas.ietf.org .

enlaces externos