Introducción de IEEE 1901.2a

Descripción general:
en este artículo, analizaremos IEEE 1901.2a en detalle. Si bien la mayoría de las tecnologías de red restringidas son inalámbricas, IEEE 1901.2a-2013 es una tecnología cableada que actualiza el estándar IEEE 1901.2 original. Este es el estándar de comunicación de línea de alimentación de banda estrecha (NB-PLC). 

Escenarios de NB-PLC:
NB-PLC se usa con frecuencia en los siguientes escenarios de la siguiente manera.

• Medición inteligente: 
  el NB-PLC puede automatizar la lectura de medidores de servicios públicos, como medidores de electricidad, gas y agua.
• Automatización de la distribución: 
  el NB-PLC se puede utilizar para la automatización de la distribución, lo que implica monitorear y controlar todos los componentes de la red eléctrica.
• Alumbrado público: 
  es una aplicación frecuente para NB-PLC, que incluye luces que se ven en ciudades y a lo largo de carreteras, autopistas y espacios públicos como parques.
• Estaciones de carga para vehículos eléctricos: 
  NB-PLC se puede utilizar para alimentar estaciones de carga para vehículos eléctricos.
• Microrredes: 
  NB-PLC puede usarse para crear microrredes, que son pequeñas redes de energía que pueden funcionar independientemente de la red principal.
• Energía renovable: 
  el NB-PLC se puede utilizar en aplicaciones de energía solar, eólica, hidroeléctrica y de calor geotérmico. Existen varios estándares de PLC, pero la falta de una solución de PLC de baja frecuencia impulsó la creación de IEEE 1901.2a. Por debajo de 500kHz.

Nota:
Las líneas eléctricas de corriente continua y continua se especifican en IEEE 1901.2a. La tasa de datos se puede aumentar a 500 kbps. En los terminales, las capas PHY y MAC de IEEE 1901.2a se pueden combinar con IEEE 802.15.4g/e, lo que permite una solución PHY dual en algunas situaciones.

Características :

1. Estandarización y alianzas:
   la poca confiabilidad, el rendimiento limitado, la falta de administración y la poca compatibilidad afectaron a las primeras generaciones de sistemas NB-PLC. Como resultado, numerosas organizaciones han desarrollado sus propios requisitos generacionales. La multiplexación por división de frecuencia ortogonal se utiliza en las especificaciones actuales de NB-PLC (OFDM). Los datos digitales se codifican mediante OFDM en múltiples frecuencias portadoras. IEEE 1901.2a fue parte de la iniciativa Home Plug Netricity, que fue uno de los grupos clave de la industria que promovió la comercialización y certificación de la tecnología PLC.
    
2. Capa física:
   NB-PLC se define para bandas de frecuencia de 3 a 500 kHz. El grupo de trabajo IEEE 1901.2 ha integrado soporte para todas las regiones del mundo con el fin de desarrollar un estándar mundial. IEEE 1901.2a admite el mayor conjunto de codificación y permite tanto la robustez como el rendimiento. Mapas de tonos y modulaciones para todas las bandas, como modulación robusta (ROBO), modulación por desplazamiento de fase binaria diferencial (DBPSK), modulación por desplazamiento de fase en cuadratura diferencial (DQPSK ), modulación por desplazamiento de fase diferencial de 8 puntos (D8PSK) y, opcionalmente, modulación de amplitud en cuadratura de 16 (16QAM) para algunas bandas, se incluyen en el estándar.
    
3. Capa MAC:
   el formato de trama MAC IEEE 1901.2a está relacionado con la trama MAC IEEE 802.15.4; sin embargo, incorpora la enmienda IEEE 802.15.4e-2012 más reciente, lo que permite implementar funcionalidades esenciales. Los elementos de información son uno de los componentes importantes que se han trasladado de IEEE 802.15.4e a IEEE 1901.2a. Están disponibles funciones adicionales, como compatibilidad con IE, protocolo de administración de claves IEEE 802.15.9 y SSID. El control de segmento es un campo en IEEE 1901.2. Esto se ocupa de la segmentación o fragmentación de los paquetes de la capa superior que son más grandes de lo que puede transportar la unidad de datos del protocolo MAC (MPDU).

Topología para IEEE 1901.2a:
los escenarios de IEEE 1901.2a y las topologías de implementación se basan en líneas eléctricas físicas. La transmisión de la señal está limitada por variables como el ruido, la interferencia, la distorsión y la atenuación, tal como ocurre con la tecnología inalámbrica. Debido a que estas variables se vuelven más prominentes a medida que aumenta la distancia, la mayoría de las implementaciones de NB-PLC tienen una topología de malla. Las redes de malla brindan el beneficio de permitir que los dispositivos retransmitan el tráfico de otros dispositivos, lo que permite separar mayores distancias. El estándar IEEE 1901.2a permite utilizar cualquier protocolo de capa superior. Como resultado, se admiten las variantes IPv6 6LoWPAN y RPL IPv6. Estos protocolos permiten crear redes de malla sobre PLC utilizando el enrutamiento de la capa de red.

Seguridad para IEEE 1901.2a:
la seguridad IEEE 1901.2a es idéntica a la seguridad IEEE 802.15.4g. AES se utiliza para el cifrado y la autenticación. Además, IEEE 1901.2a es compatible con IEEE 802.15.4g cuando se trata de admitir el Protocolo de administración de claves IEEE 802.15.9. Entre las distinciones se encuentran las siguientes.

• En todas las tramas MAC que transportan segmentos de trama encriptados, se debe establecer el bit A de seguridad habilitada en el campo Control de trama.
• El cifrado de datos debe realizarse antes de la segmentación de paquetes si es necesario. El campo Control de segmento no se incluye en la entrada del método de cifrado durante el cifrado de paquetes.
• El descifrado de datos ocurre después del reensamblaje del paquete en el lado del destinatario.
• La carga útil cifrada más la etiqueta de autenticación del código de integridad del mensaje (MIC) para cargas útiles no segmentadas conforman la carga útil de MAC cuando la seguridad está habilitada. El MIC solo aparece en el último paquete (segmento) si la carga útil está segmentada.

Tecnologías competitivas:
dos tecnologías compiten contra IEEE 1901.2a en el dominio NB-PLC: G3-PLC (anteriormente ITU G.9903) y PRIME (ahora ITU G.9904). Ambas tecnologías se crearon con un caso de uso único en mente: la implementación de la medición inteligente en toda Europa utilizando la banda A de CENELEC. IEEE 1901.2 está bastante cerca de G3-PLC. G3-PLC requiere opciones de protocolo de capa de enlace de datos para arrancar y emitir direcciones de dispositivos, y es incompatible con IEEE 802.15.4g/e y un paradigma IPv6 de extremo a extremo, por nombrar algunos problemas. PRIME es más parecido a un sistema ATM, con un protocolo de Capa 7 (DLMS/COSEM) que se ejecuta directamente sobre la Capa 2. El soporte de IP requiere la adición de protocolos de Capa 3.