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杭州知名网站制作公司,太原在线制作网站,北京做网站开发公司电话,wordpress弹窗通知目录 HomePlug AV的基本概念基本术语网络概念网络实例 HomePlug AV物理层#xff08;PHY#xff09;HomePlug AV OFDM收发器架构PHY的调制模式FC调制和ROBO调制物理层的特点OFDM频域/时域转换开窗/槽式OFDM信号和噪声PHY发送控制——信道自适应PHY帧格式#xff08;SymbolPHYHomePlug AV OFDM收发器架构PHY的调制模式FC调制和ROBO调制物理层的特点OFDM频域/时域转换开窗/槽式OFDM信号和噪声PHY发送控制——信道自适应PHY帧格式SymbolPPDU物理协议数据单元帧格式描述Homeplug AV物理速率 HOMEPLUG AV媒体访问控制MACMAC层数据平面MAC层数据层次结构MAC调度Homeplug AV MAC简介ⅠⅡⅢ MAC帧MSDU MAC业务数据单元MAC帧格式MPDUMAC成帧过程 HomePlug AV的基本概念 基本术语 StationSTA一个STA站点对应于EoC中的Slave终端或者CNU是在网络中和电力线连接可以发送或者接收数据流的设备。Central CoordinatorCCo中央协调器对应EoC的头端集中器或者CLT是带有超级功能的STA Beacon Generation, association and authentication of STAsprovisioning of Temminal Equipment ldentifiers (TEls) which are short formdevice addressesprovisioning of Global Link ldentifiers (GLIDs)coordination of medium allocation within a network and with neighboring networksprovides admission control and scheduling (preferred CCo-in V2.0 only)
网络概念 Physical NetworkPhyNet物理网络 对应一个给定的STA或者Cco其物理网络的概念是能和这个指定的STA或者Cco直接物理通信的所有站点集合。也就是说不需要中继就能直接通信相互能 “看见” 的站点的集合。AV In-Home Logical NetworkAVLN家庭AV逻辑网络是指共享同一个“网络成员密钥Network Membership KeyNMK”的站点集合。在一个AVLAN中由一个单独的中央协调器Cco来管理所有的STA。相当于EoC网络中一个头端管理下面的终端都是由相同的网络密钥。 网络实例 网络A 所有的STA都可以互相通信所有的STA都在同一个物理网络PhyNet{A, B, C, D, CCo1}一个AVLN家庭AV逻辑网络 网络B 多个2个物理网络PhyNets CCo1的PhyNet是{CCO1AB}CCo2的PhyNet是{CDCCo2} 两个AVLN的两个Cco可以互相通信形成neighboring networks邻居网络 网络C CCo1的物理网络PhyNet不包括站点DD是一个隐藏STAa hidden STA-D不在Cco的物理网络但是Cco的物理网络至少有一个站点STA C能和STA D通信。即STA D的物理网络至少有一个站点在CCo1内。一个AVLN家庭AV逻辑网络。 AVLN内部通信规则 属于同一个AVLN网络的两个STA是可以互相通信的即使他们不在同一物理网络中。如上图网络C中的A、B和C、D不在同一网络但也是可以相互通信的。但是在上图网络C中C、D站点都不能直接接收到A或者B的广播信息。 在网络C中C需要充当Proxy Cco功能使得D可以被CCo1管理 STAs作为桥设备和其他网络如以太网、PCI、WIFI等网络连接 HomePlug AV物理层PHY HomePlug AV OFDM收发器架构 OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing, 正交频分复用) 是一种多载波调制技术。因其能有效对抗频率选择性衰落克服信号符号间干扰 (inter-symbol interference) 可以将OFDM与MIMO进行高效结合实现高速数据传输。 PHY的调制模式 采用OFDM调制。频率选择性强抗窄频段干扰抗脉冲干扰能力强子载波频率间隔为24.414KHz频段1.8M~30M并可向上扩展到50MHz、75MHz、100MHz支持BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM、4096QAM支持的FEC速率为 1/2、16/21、8/9特殊报文采用特殊的调制和编码方式提高可靠性 STD-RoBo(Robust Mode) 4CopiesMini-RoBo(5 Copies, PB136)HS-RoBo(2Copies) FCAV是标准128bit采用的是标准QPSK编码一个Symbol传输采用交织和多份Copies也可以选择采用2个Symbol传输。 FC调制和ROBO调制 FC采用单独的编码 ¹⁄₂ FEC使用更多的拷贝方式使得数据传输更可靠。 缺省采用ROBO模式的报文 Beacon信标报文和广播、多播数据报文建立会话管理报文MME 物理层的特点 开窗式OFDM调制 前导波形帧控制和有效负荷都采用功率陷波方式相当于OFDM开槽/开窗把一些与业余无线电广播相冲突的频道陷波掉且不需要增加额外的滤波器。1.8M~30MHz共1155个子载波去掉无线电干扰等频段后共917子载波可扩展到50MHz、100MHz频段。子载波的调制模式BPSK to 4096QAM 每个子载波根据信噪比情况采用最佳调制方式 FC帧控制信标和负荷都采用增强型FEC前向纠错技术 FC采用16bytes128bitBeacon信标采用136BytesPayload负荷采用520Bytes数据块FC采用多份拷贝模式Beacon采用ROBO模式。接近理论的性能数据0.5dB from Shannon Capacity 交织模式Interleave克服脉冲噪声和其他电力线噪声的影响FC帧控制帧Beacon信标帧和ROBO模式传输报文采用空间分集方式多份拷贝提高可靠性兼容HomePlug1.0标准支持HP1.0和AV的混合模式HomePlugAV支持大于200Mbps物理速率新一代的AV已经达600Mbps的物理速率家庭网络In-home和接入网Access BPL采用统一的PHY技术 OFDM频域/时域转换 开窗/槽式OFDM 缺省的北美子载波模板开窗图2-28MHz917个子载波 信号和噪声 每个子载波又称为OFDM通道可根据信噪比分配 2、3、4、6、8 or 10 bits 包含广播和多播的ROBO模式或者MME管理 200Mbps的物理速率150Mbps以上有效速率FEC解调后的速率 接近香农理论的Turbo FEC性能 PHY发送控制——信道自适应 由于交流电力线的噪声随交流电周期同步不同的相位噪声不同如峰值附近噪声最大因此把一个Beacon周期分为不同的时间片Slot每个时间片单独进行信道评估进行信道训练获取bit分配图Tone Map以获取最优性能否则只能按照最初噪声来适应线路。 PHY发送以PB块为分隔重传ARQ也是以PB是否正确来决定是否重传。FC采用一个OFDM Symbol且采用ROBO模式明文传输以便其他STA也都能侦听到此信号。FC后面可以跟多个PB数据块 PB块的传输时间要用多少Symbol由Bit Allocation来决定 PHY帧格式Symbol 两种报文PPDU 带FC PayloadLong PPDU仅带FCShort PPDU 关于Payload PPDU净荷数据 数据帧管理帧MME PPDU帧格式PHY Protocol Data Unit Hybrid模式Preamble 1.0 FC AVFCAV模式Preamble AV FC PPDU物理协议数据单元帧格式描述 PPDUPHY Protocol Data Unit是指由物理层产生的直接发送到电力线上的物理实体PPDU帧结构包含AV前导码PreambleAV的帧控制字FC和AV的净荷 Homeplug AV物理速率 1.8M~7.5MHz~7.5MHz~65MHz备注最大速率198Mbps/150Mbps225Mbps/171Mbps690Mbps/613Mbps表格中的速率为FEC前/FEC后速率Standard ROBO5Mbps5.7Mbps18MbpsHS ROBO10Mbps11.4Mbps36MbpsMini ROBO3.8Mbps4.3Mbps13Mbps Homeplug AV最高调制是1024QAMFEC最高是16/21 P1901标准支持4096QAMFEC最高是8/9 HOMEPLUG AV媒体访问控制MAC MAC层数据平面 MAC层数据层次结构 MAC层通过Frame ControlFC字段来控制MPDU的类型同时也通知物理层按照不同的模式采用不同的调制方式、速率等等 Beacon136Bytes的Beacon MPDUSoFSACK不包含具体数据只有FC帧RTS/CTSSACK和RTS/CTS都是不包含具体数据的帧只有FC帧Sound MAC调度 Homeplug是采用基于Beacon的周期信道接入访问机制。Beacon周期等于AC时钟周期的两倍。按照Beacon来做调度基于Beacon周期的接入访问控制机制来处理的。 Homeplug AV MAC简介 Ⅰ 支持直接封装以太网报文传输Ethernet Over PLC MAC层的帧结构是按照高效传输和重传设计的 需要容忍脉冲噪声带来的高误码率物理层的传输错误是基于FEC数据块的 仅需重传破坏的FEC数据块重传仅发生在物理层 成帧的基本方法 基于以太网报文的目的地址Destination Address和QOS要求把以太网报文汇集成不同的MAC帧流MAC Frame Streams每类MAC帧流分割为512字节数据块作为一个独立的FEC块每一块数据块都有对应的系列号使得如果数据块丢失或者破坏都可以单独重传接收端也按照顺序重组MAC帧并按照正确的顺序送到上层主机接口 分段数据的加密 减小加密开销不需要额外的开销加密是作为物理数据流的一部分简化设计 Ⅱ 系统采用标准的IEEE 48-bit MAC地址编码方式 支持电力线网络和其他网络如以太网、PCI等设备的桥接功能 MAC支持物理层自适应速率 信道评估是由MAC层实体按照信道的条件最优化其物理调制参数 Automatic Repeat RequestARQ自动重传保证MAC层的单播可靠传输 部分应答 “Partial ARQ” 提高主播和广播的可靠性使得发送端知道至少有一个终端接收到数据报文 数据分段减小在物理速率低的情况下的最大传输时间提高QoS能力 Ⅲ CCo集中协调器集中管理网络 网络接入的三种工作模式 Beacon信标非冲突模式 Non-contention. Cco在特定的时隙发送 Beacon冲突避免模式Contention-freeQOS保证只有分配的STA才能发送数据CSMA载波检测多路复用竞争Contention-based. 基于用户数据和MME报文的优先级调度 Beacon信标周期分为不同的 Regions 有Beacon信标统一调度在同一 Regions 进一步分配调度信标周期和交流同步 MAC帧 两种帧2Octet MACHeaderMSDUMAC Service Data UnitMAC业务数据单元 普通数据帧以太网数据报文管理帧MME信息 MPDUMAC Protocol Data UnitMAC协议数据单元 FC帧指示数据帧 MSDU MAC业务数据单元 “MSDU是指需要MAC层传输的数据信息。实际就是不包含CRC的以太网净荷报文。 无连接connectionless的MSDU包含一个MSDU负荷报文或者一个MME报文。对于无连接的MSDU通过对MSDU负荷报文增加一个MAC帧控制头Frame Header和在尾部证据校验Integrity Check Value(ICV)形成MAC层数据报MPDU HomePlug AV在发送所有的MME管理报文都是采用无连接方式并且是形成单独的MME数据流MAC帧流。 MAC帧头MAC Frame Header表明传输的是MME管理报文还是MSDU净荷报文。这个信息是作为MAC层分段Segment时形成不同的MAC数据流。按照目的地址和QOS要求 MME报文不能采用有连接方式传输。connection-based MAC帧格式MPDU MAC帧 MSDU和MAC帧是一一对应的MAC帧的帧头Frame Header包含帧类别和帧长度ATS is the Arrival Time StampMSDU payload is the Ethernet frameICV is Integrity Check Value MAC成帧过程 连接连接是指一个STA和一个或者多个STA之间的上层主机接口建立的数据传输流是相关的MSDU的集合。连接可以是单向的也可以是双向的。无连接的数据流只能和同一目的的MME报文结合MAC帧由MSDU产生属于同一数据流的多个MAC帧形成MAC帧流