低压电力线（PLC）宽带接入系统技术规范.doc

DL/T 120 ICS1 备案号：中华人民共和国国家经济贸易委员会 发 布200X-XX- XX 实施200X - XX - XX 发布低压电力线通信(PLC)宽带接入系统技术规范（征求意见稿）DL/T XXXX 中华人民共和国电力行业标准11前 言 本规范对低压电力线通信（PLC）宽带接入系统的网络结构，系统及设备性能和功能、通信协议、网管功能、安全性能、电源和应用环境进行了规定。本规范适用于利用低压电力线为传输媒介的宽带接入网。利用本规范规定的技术和设备，应用于其它媒介（如电话电缆、同轴电缆等）组成的宽带网络系统也可参照本规范实施。本规范要求的是系统和设备的基本功能和最低性能，鼓励具体的系统和设备实现超出本规范的功能和高于本规范的性能。 本规范起草单位： 本规范主要起草人：前 言I1范围12规范性引用文件13定义13.1低压电力线13.2低压电力线通信（PLC）宽带接入系统13.3电力线通信（PLC）设备13.4局端设备13.5局侧设备13.6头端设备13.7用户端设备13.8中继设备23.9耦合装置23.9.1电感耦合装置23.9.2电容耦合装置23.10电力线通信（PLC）接口23.11附属装置24缩略语25设备型号26系统的结构37承载能力48接口要求48.1头端设备与局侧设备的接口48.2电力线通信（PLC）设备间的接口58.3用户端设备与用户终端的接口58.4接口协议要求68.4.1数据链路层68.4.2物理层69设备的技术要求69.1局端设备技术要求69.1.1功能框图69.1.2基本功能69.2头端设备技术要求79.2.1功能框图79.2.2基本功能79.3中继设备技术要求79.3.1功能框图79.3.2基本功能79.4用户端设备技术要求89.4.1功能框图89.4.2基本功能89.5耦合装置技术要求89.5.1功能框图89.5.2基本功能810低压电力线通信（PLC）宽带接入系统功能810.1保证用户信息的隔离810.2具有组播能力910.3支持用户接入网络的认证和授权910.4支持多ISP接入910.5支持IP地址的动态分配910.6支持对用户的计费911系统网络管理要求911.1基本要求911.2总体结构911.3基本功能911.3.1配置管理911.3.2故障管理911.3.3告警管理911.3.4测试管理911.3.5性能管理911.3.6安全管理912系统的性能要求1012.1吞吐量1012.2时延1012.3丢包率1013设备传输特性要求1013.1调制技术1013.2工作频带1013.3带外干扰1013.4辐射限值1014PLC设备安全性能要求1114.1过压、过流保护1114.2防浪涌保护1114.3抗电磁干扰能力1114.4抗电强度1114.5接触电流1115其它要求1115.1外观工艺1115.1.1头端设备和中继设备的外观工艺1115.1.2用户端设备制造要求1115.2电源要求1115.2.1用户端设备电源要求1115.2.2头端设备电源要求1115.2.3中继设备电源要求1215.3环境适应性要求1215.3.1工作温度要求1215.3.2湿度要求1215.3.3大气压力要求1215.4功率频谱密度（准备用别的替换）1215.5设备的可靠性要求12低压电力线通信(PLC)宽带接入系统技术规范1 范围本规范对低压电力线通信（PLC）宽带接入系统的网络结构，系统及设备性能和功能、通信协议、网管功能、安全性能、电源和应用环境进行了规定。本规范适用于利用低压电力线为传输媒介的宽带接入网。利用本规范规定的技术和设备，应用于其它媒介（如电话电缆、同轴电缆等）组成的宽带网络系统也可参照本规范实施。本规范要求的是系统和设备的基本功能和最低性能，鼓励具体的系统和设备实现超出本规范的功能和高于本规范的性能。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。UL1310 电源设备安全标准GB 1002 家用和类似用途单相插头插座型式、基本参数和尺寸GB 4943 信息技术设备的安全GB 9254-1998 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法GB/T 176181998 信息技术设备抗扰度限制和测量 YD/T 9931998 电信用户端设备防雷技术要求和试验方法 YD/T 10602001 接入网技术要求基于以太网技术的宽带接入网IEEE802.2 逻辑链路控制协议IEEE802.3 以太网标准CSMA/CD接入层方式和物理层规范RFC0894 以太网上传输IP包的标准RFC1042 IEEE802网上传输IP包的标准ISO/IEC 15802-3 媒体访问控制（MAC）网桥IEEE 802.3af 以太网远程供电标准（PoE）3 定义3.1 低压电力线低压电力线是指380V/220V 50Hz交流电力线路。 3.2 低压电力线通信（PLC）宽带接入系统低压电力线通信（PLC）宽带接入系统是指由局端设备（局侧设备、头端设备）、用户端设备、中继设备、耦合装置及附属装置组成，可供用户利用低压电力线为媒介进行高速数据通信的系统。3.3 电力线通信（PLC）设备电力线通信（PLC）设备是头端设备、中继设备、用户端设备的统称。3.4 局端设备局端设备是局侧设备和头端设备的总称。3.5 局侧设备局侧设备是连接核心网和头端设备的网络设备。3.6 头端设备头端设备是指将局侧端数字信号调制成模拟信号，通过耦合装置耦合到电力线传送到用户端，将所连接的用户端的模拟信号解调成数字信号并汇集传送到局侧端的设备。3.7 用户端设备用户端设备是指将用户终端数字信号调制成模拟信号并耦合到电力线传送到头端设备，将电力线上模拟信号解调成数字信号传送到用户终端的设备。3.8 中继设备中继设备是指延长电力线通信距离、扩大通信范围的信号再生、恢复和转发设备。3.9 耦合装置耦合装置是指把头端设备、用户端设备或中继设备的高频信号注入到电力线上和从电力线上提取高频信号，并实现与交流电隔离的设备。耦合装置主要有感性和容性两种方式。3.9.1 电感耦合装置电感耦合装置采用磁性电感元件把高频信号耦合到电力线。3.9.2 电容耦合装置电容耦合装置采用电容元件把高频信号耦合到电力线。3.10 电力线通信（PLC）接口电力线通信（PLC）接口是指电力线通信（PLC）设备与电力线间传输高频信号的接口。3.11 附属装置附属装置是指为减少外部干扰，提高通信质量的装置，如滤波器、阻波器等。4 缩略语1：1 1台头端设备对应于1台用户端设备1：N 1台头端设备对应于N台用户端设备ACSK自适应码移键控BPSK 二相相移键控DHCP 动态主机配置协议GMSK高斯频移键控IP 因特网协议MAC 媒体访问控制MTBF 平均故障间隔时间OFDM 正交频分复用PLC 电力线通信QAM正交幅度调制QPSK 四相相移键控SNI 业务节点接口SNMP简单网络管理协议SS扩频UNI 用户网络接口5 设备型号低压电力线通信宽带接入系统的设备型号由两部分组成，第一部分包括系统代号、类型、生产厂代号；第二部分分类设备代号。设备型号： P L C X X X X X X X X 分类设备代号 产品代号生产厂商代号 类型 设备代号 系统代号上述型号中各代号的表示和含义如下：系统代号：P L C X X X其中X X X为芯片标称速率，Mbps为单位。设备代号：A表示用户端设备B表示带网管的头端设备C表示不带网管的头端设备D表示带路由功能的头端设备E表示带路由功能和网管功能的头端设备F 其它R表示中继设备类型： I户内产品 O户外产品分类设备代号： 对用户端设备：UUSB接口；RRJ45接口； 对头端设备：M用户侧多口输出；S用户侧单口输出。产品代号、生产厂商代号统一指定6 系统的结构低压电力线通信宽带接入网络结构见图1.UNISNI局侧设备头端设备1头端设备N用户端设备11用户终端用户端设备1N用户终端用户端设备N1用户终端用户端设备NN用户终端 电力线数据信号线图1 低压电力线通信宽带接入网络结构 低压电力线通信宽带接入网络由局侧设备、头端设备、中继设备（可选）、多个用户端设备组成。局侧设备、头端设备一般位于低压配电室或楼层内。对于不同建筑的配电结构，局侧设备、头端设备的放置根据具体情况而定。用户端设备一般位于用户室内。中继设备的选用及放置根据具体情况而定。局侧设备与头端设备一般采用星型拓扑结构，头端设备与中继设备、用户端设备的连接为总线结构。高频信号通过耦合装置耦合到电力线上。7 承载能力低压电力线通信宽带接入系统承载的业务以基于IP的业务为主。该系统利用其带宽的优势，为远程抄表、远程监控，高速因特网接入和语音、视频、图文等交互服务，以及视频广播服务等提供综合业务接入平台。8 接口要求8.1 头端设备与局侧设备的接口头端设备与局侧设备的接口协议栈见图2。按照RFC1042或RFC0894的规定将IP包封装到IEEE802的帧格式或以太网的帧格式中。IPIEEE802.2/DIXIEEE802.3/DIX10Base-T100Base-X1000Base-X图2头端设备与局侧设备的接口协议栈8.2 电力线通信（PLC）设备间的接口电力线通信（PLC）设备间的接口协议栈见图3，将IP包按照电力线通信（PLC）协议封装。IP电力线通信（PLC）MAC协议电力线通信（PLC）物理层协议电力线通信（PLC）接口图3 电力线通信（PLC）设备间的接口协议栈8.3 用户端设备与用户终端的接口用户端设备与用户终端的接口协议栈见图4，按照RFC1042或RFC0894的规定将IP包封装到IEEE802的帧格式或以太网的帧格式中。IPIEEE802.2/DIXIEEE802.3/DIX10Base-T100Base-X图4用户端设备与用户终端的接口协议栈8.4 接口协议要求8.4.1 数据链路层头端设备与局侧设备连接的数据链路层应按照图2、4的规定，符合以下标准的规定：IEEE802.2、IEEE802.3、DIX EthernetVersion2.0。头端设备与电力线连接的数据链路层应按照图3的规定，符合电力线通信（PLC）协议的要求。8.4.2 物理层 10BaseT或100BaseX或1000BaseX和电力线接口应支持全双工和半双工方式。10BaseT或100BaseX或1000BaseX接口协议还应符合IEEE802.3的相关规定并支持接口的自动协商过程。9 设备的技术要求9.1 局端设备技术要求9.1.1 功能框图局端设备功能框图见图5：流量管理SNMP服务DHCP服务IP过滤与转发核心网设备接口 电力线通信接口图5 局端设备功能框图9.1.2 基本功能局端设备主要完成汇集（透传或代理）用户端设备流量、并将以太网信号调制解调到电力线上、链路层帧的复用解复用、信息调制解调的功能。在下行方向将局侧设备发送的不同MAC地址的帧调制成模拟信号，通过电力线转发到对应的UNI端口，在上行方向将电力线的MAC帧信号解调成数字信号汇聚并转发到局侧设备。局端设备MAC地址表容量应1024个。局端设备应实现下列数据帧的转发/过滤：l 能处理RFC0894（以太网）封装格式的帧；l 能处理RFC1042（IEEE802）封装格式的帧；l 能处理电力线通信（PLC）协议封装格式的帧。局端设备应丢弃所收到的错误帧，丢失传输服务用户数据单元大小超过ISO/IEC 15802-3 6.3.8节中规定的帧。局端设备应能够映射服务数据单元重新计算帧检验序列。局端设备具备对用户流量进行分类的能力。局端设备应能够实现基于数据链路层多播目的地址转发。9.2 头端设备技术要求9.2.1 功能框图头端设备功能框图见图6：以太网接口调制解调电力线接口PC接口图6头端设备功能框图9.2.2 基本功能头端设备主要完成电力线上数据的调制解调功能，在下行方向将局侧设备的数据信号调制到电力线上并分发到相应用户端；在上行方向将所连接用户端的模拟信号解调成数字信号汇聚并发送到局侧设备。头端设备MAC地址表容量应16个头端设备应实现下列数据帧的转发/过滤：l 必须能处理RFC894（以太网）封装格式的帧l 必须能处理RFC1042（IEEE802）封装格式的帧l 必须能处理电力线通信（PLC）协议封装格式的帧9.3 中继设备技术要求9.3.1 功能框图中继设备功能框图见图7：调制解调数据转发电力线通信接口电力线通信接口图7中继设备功能框图9.3.2 基本功能中继设备主要实现头端设备和用户端设备之间电力线高频信号的再生、恢复和转发。中继设备能处理电力线上或自定义协议封装格式的帧的转发/过滤。中继设备主要有时分中继和频分中继两种类型。 9.4 用户端设备技术要求9.4.1 功能框图电力线接口调制解调用户终端接口用户端设备功能框图见图8：图8用户端设备功能框图9.4.2 基本功能用户端设备主要完成调制解调功能，在下行方向将来自头端设备或中继设备的高频信号解调成数字信号发送到用户终端，在上行方向将用户终端的数字信号调制成高频信号通过电力线发送到头端设备。用户端设备的耦合装置应内置。用户端设备应实现下列数据帧的转发/过滤：l 必须能处理RFC894（以太网）封装格式的帧l 必须能处理RFC1042（IEEE802）封装格式的帧l 必须能处理电力线通信（PLC）协议封装格式的帧9.5 耦合装置技术要求9.5.1 功能框图耦合装置功能框图见图9：头端设备接口电力线接口耦合/隔离图9耦合装置功能框图9.5.2 基本功能耦合装置主要是实现电力线PLC设备与电力线之间高频信号的注入/提取功能，及与50Hz交流电隔离的功能，一般采用无源耦合方式。主要分为感性耦合和容性耦合。感性耦合装置采用感性元件，与电力线没有直接电接触。容性耦合装置采用容性元件，与电力线直接电接触，并通过隔离变压器实现头端设备与50Hz交流电的隔离。10 低压电力线通信（PLC）宽带接入系统功能10.1 保证用户信息的隔离10.2 具有组播能力10.3 支持用户接入网络的认证和授权10.4 支持多ISP接入10.5 支持IP地址的动态分配10.6 支持对用户的计费11 系统网络管理要求11.1 基本要求管理系统应具有对头端设备和用户端设备的运行进行管理和维护。11.2 总体结构低压电力线通信（PLC）宽带接入网络的总体结构如图10网管服务器用户端设备电力网络头端设备局侧设备图10 网络的总体管理结构图11.3 基本功能 11.3.1 配置管理配置管理功能分为业务节点接口配置、用户端口配置。（如：用户端能够同时支持的MAC地址数量、用户端口的接入速率）、设备配置及环境监控配置。配置管理功能提供了设备网络单元和控制其运行的手段，它包括增加和减少网络单元、控制和设置和查看参数以及软件升级。11.3.2 故障管理故障管理包括故障时间和位置的判定，并完成对相应故障修复的处理。网管可以基于以太网技术的宽带接入网的各个部分进行持续的或间断的测试、观察和监测。11.3.3 告警管理设备应提供告警报告功能。当检测到不正常条件时，产生事件数据，通知网管。通知中包括一组与报告事件相关的标准参数，如事件来源、事件类型、事件起因、严重程度、告警级别等。11.3.4 测试管理当发现网络单元故障/网络状态异常时，设备应能启动测试功能，并支持网管进行故障诊断、定位测试，以便采取适当维护行动，最大限度地降低故障以网络运行的影响。11.3.5 性能管理性能管理是为了维持一定的业务质量， 以满足用户的要求。网管应能启动性能测量功能，采集、处理测量数据，分析测量结果，采取必要的控制行动，改善和优化网络的总体性能水平 。11.3.6 安全管理通过定义个人访问权限的方式，系统提供对于管理员/操作系统访问的安全措施，确保访问请求的发起者只能在自己的权限范围内执行管理操作。对于不同请求者定义不同层次的访问权限，如有的用户可以读定一些特定的属性，而有的用户只能读不能写；有的用户可以访问一些被管对象，有的用户可访问另外一些被管对象等。敏感信息、基于端口的用户终端授权属性或数据库和配置数据只能由有授权的个人和管理系统进行操作。未经授权的访问尝试由系统记录并作为安全性告警。11.3.6.1 网管功能11.3.6.1.1 配置管理:设备应具有以下参数配置功能：头端上联接口参数配置、线路口参数配置、故障告警配置。11.3.6.1.2 故障管理:设备应具有如下故障管理功能：故障告警监测、故障指示灯指示。11.3.6.1.3 性能管理:设备应具有如下性能管理功能：头端上联端口信息的统计、线路口信息的统计、引起故障告警相关事件的统计。11.3.6.1.4 安全管理:设备应具有如下安全管理功能：用户登录安全管理功能、限制操作权限的功能。12 系统的性能要求12.1 吞吐量设备吞吐量指设备所有端口同时收发数据速率能力的总和，在低压电力线通信（PLC）产品测试技术规范规定的环境下，具体要求如下:低压电力线通信宽带接入系统在11的情况下，平均吞吐量不小于2Mbps。低压电力线通信宽带接入系统在1N的情况下（通常N5），平均吞吐量不小于512Kbps。平均吞吐量是指64、128、256、512、1024、1280、1518字节帧长情况下所测得吞吐量的平均值。12.2 时延下行时延指数据包的最后一比特进入头端设备端口到该数据包第一比特出现在用户端设备端口的时间间隔。上行时延指数据包的最后一比特进入用户端设备端口到该数据包第一比特出现在头端设备端口的时间间隔。在低压电力线通信（PLC）产品测试技术规范规定的环境下，IP包的传输时延要求如下:低压电力线通信宽带接入系统在11的情况下,1280字节数据包上、下行时延应小于30ms。12.3 丢包率丢包率是指在持续稳定的数据流量下，应该转发的数据包中不能转发的数据包的比例。在低压电力线通信（PLC）产品测试技术规范规定的环境下，IP包的丢包率要求如下：低压电力线通信宽带接入系统在11的情况下,1280字节帧长，90吞吐量，2小时测试时间的情况下，丢包率应小于10-2。13 设备传输特性要求13.1 调制技术 系统可以但不限于采用以下调制复用技术BPSK 二相相移键控QPSK 四相相移键控QAM正交幅度调制SS扩频GMSK高斯频移键控ACSK自适应码移键控OFDM正交频分复用13.2 工作频带 在电力线上进行数据传输的工作频带在1.6MHz40MHz之内选用。13.3 带外干扰 1.6MHz40MHz工作频带外的最大干扰不大于 70dBm/Hz。13.4 辐射限值使用频带的辐射限值应满足表 1 要求。表1低压电力线宽带通信接入系统辐射限值频率范围（MHz）辐射限值（V/m）测量距离(m)11.70515（峰值）*1.70510100（峰值）301013.10030（峰值）3013.10013.410106（峰值）3013.41013.553334（峰值）3013.55313.56715845（峰值）3013.56713.710334（峰值）3013.71014.010106（峰值）3014.01029.9630（峰值）3026.9627.2810000（平均值）327.283030（峰值）30*测试距离47715/频率（频率单位为kHz）14 PLC设备安全性能要求14.1 过压、过流保护过压、过流保护能在外接电源异常时保护PLC设备的核心部分和用户终端不被损坏，同时PLC设备的过压、过流保护应符合GB 4943的有关规定。14.2 防浪涌保护PLC设备的电源端口和信号端口应有防浪涌器件，有效防止浪涌对PLC设备和用户终端的损坏，同时PLC设备防浪涌保护应符合YD/T9931998 的有关规定。14.3 抗电磁干扰能力头端设备和中继设备无线电搔扰限值应符合GB9254标准A级的有关规定，用户端设备无线电搔扰限值应符合GB9254标准B级的有关规定；产品的电磁抗扰度应符合GB/T17618的规定。14.4 抗电强度PLC设备应有较强的抗电强度，在电源输入端与地之间施加3000V/50Hz交流电，持续1分钟无击穿和飞弧现象，同时PLC设备的抗电强度应符合GB 4943的有关规定。14.5 接触电流PLC设备的接触电流不大于0.25mA，应符合GB 4943的有关规定。15 其它要求15.1 外观工艺15.1.1 头端设备和中继设备的外观工艺头端设备和中继设备应使用金属外壳，可采用卧式、立式和挂式等多种安装方式。外壳尺寸不大于29018060mm。15.1.2 用户端设备制造要求用户端设备可采用金属机壳或工程塑料机壳，具有防震功能，满足从1.5米高度下落到混凝土地面后无损伤，能正常工作。15.2 电源要求采用金属机壳的PLC设备供电电源应采用三芯电源，符合UL1310电源设备安全标准。15.2.1 用户端设备电源要求额定电压：AC220V，允许偏差 -20+2