电力线载波通信(PLC)全屋互联规范(T-SILA 001—2022).pdf
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1、 ICS 33.040.50 CCS SILA K74 上 海 浦 东 智 能 照 明 联 合 会 团 体 标 准 T/SILA 0012022 代替 T/SILA 0012020 电力线载波通信(PLC)全屋互联规范 Power Line Communication(PLC)smart home intercommunication specification 2022-07-06 发布 2022-07-06 实施 上海浦东智能照明联合会 发 布 T/SILA 0012022 I 目次 前言.II 引言.IV 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语.1 5 系统
2、组成与架构.2 系统架构.2 系统组成.5 系统要求.5 系统设备功能定义模型.5 6 PLC 模组串口接口参考.9 范围.9 说明.9 应用帧结构.9 PLC 应用报文.22 7 系统控制协议.23 数据交互流程.23 发送数据.23 接收数据.23 功能命令详解.26 附录 A(规范性)物模型表.44 附录 B(规范性)设备类别编码表.72 附录 C(规范性)制造商编码表.74 附录 D(规范性)模组尺寸及引脚规范.75 附录 E(规范性)PLC 芯片层互联规范.82 T/SILA 0012022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起
3、草规则的规定起草。本文件代替T/SILA 0012020 电力线载波通信(PLC)全屋互联规范,与T/SILA 0012020相比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:a)在 4“缩略语”中新增了关于 PLC 芯片互联技术术语;b)在 5.4,新增了团体标准定义范围段;c)增加了附录 A:物模型表;d)增加了附录 B:设备类别编码表;e)增加了附录 C:制造商编码表;f)增加了附录 D:模组尺寸及引脚规范;g)增加了附录 E:PLC 芯片层互联规范。请注意本文件的某些内容可能涉及专利,本文件的发布机构不承担识别专利的职责。本文件由上海浦东智能照明联合会(SILA)制定发布,版权归SIL
4、A所有,未经SILA许可不得随意复制,任何单位或个人引用本标准的内容需指明标准的标准号。本文件由上海浦东智能照明联合会归口管理。本文件主要起草单位:上海浦东智能照明联合会、广州力控智电信息科技有限公司、华为终端有限公司、小米科技(武汉)有限公司、杭州涂鸦信息技术有限公司、杭州联芯通半导体有限公司、欧智通科技股份有限公司、威凯(深圳)检测技术有限公司、苏州市高事达信息科技股份有限公司、永林电子(上海)有限公司、惠州市西顿工业发展有限公司、上海时代之光照明电器检测有限公司、广东三雄极光照明股份有限公司、惠州雷士光电科技有限公司、上海海思技术有限公司、青岛东软载波科技股份有限公司、江苏芯云电子科技有
5、限公司、重庆物奇科技有限公司、杭州芯象半导体科技有限公司、深圳市力合微电子股份有限公司、江门市雷力实业有限公司、厦门市致创能源技术有限公司、威凯检测技术有限公司、惠州市元盛科技有限公司、浙江佳普科技有限公司、深圳智微电子科技有限公司、中山市托博电器有限公司、中山市达林源电子有限公司、广东巨业科技股份有限公司、温州正泰智能家居科技有限公司、北京良业光电科技有限公司、中山市华艺灯饰照明股份有限公司、深圳市奇脉电子技术有限公司、深圳市绿色半导体照明有限公司、深圳微自然创新科技有限公司、深圳米斯特照明技术有限公司、广东科谷电源股份有限公司、广东海豚智家科技有限公司、中山市方地智能科技有限公司、黑龙江北
6、电科技有限公司、广东金朋科技有限公司、佛山市智光年科技有限公司、广州平云小匠科技有限公司、佛山市天美晨星光电科技有限公司、思麒科技(深圳)有限公司、广东明丰电源科技有限公司、北京富奥星电子技术有限公司、上海鸣志自动控制设备有限公司、TCL华瑞照明科技(惠州)有限公司、深圳市尚为照明有限公司、广州柏曼光电科技有限公司、华荣照明有限公司、杭州驭电微电子有限公司、中山市华艺灯饰照明股份有限公司、青岛鼎鼎安全技术有限公司、深圳曼顿科技有限公司、北京四季豆信息技术有限公司、中山市华艺物业发展有限公司、广州河东科技有限公司、中山市科威腾智能照明科技有限公司、深圳市安百纳智能实业有限公司、广东顺德胜上智能家
7、居有限公司、夏芯微电子(上海)有限公司、深圳尚为照明有限公司、广东顺德高迅电子股份有限公司、佛山市中昊光电科技有限公司、欧司朗(广州)照明科技有限公司、昕诺飞(中国)投资有限公司、广州和控信息科技有限公司、珠海雷特科技股份有限公司、广州中大中鸣科技有限公司、深圳市飞比电子科技有限公司、欧普照明股份有限公司、上海亚明照明有限公司、宁波小匠物联网科技有限公司、上海良信电器股份有限公司、浙江炬星照明有限公司、利尔达科技集团股份有限公司、星络智能科技有限公司、浙江北光科技股份有限公司、昇辉控股有限公司、深圳紫光照明技术股份有限公司、上海屹店智能科技有限公司、深圳市中龙通电子科技有限公司、杭州岸达科技有
8、限公司、艾欧创想智能科技(武汉)有限公司、上海茂悦电子有限公司。本文件主要起草人:贺海斌、代照亮、黄继、罗正萍、郑凯繁、杨立、杨帆、庄晓波、徐梓译、王微、杨世璋、杨伟、高满良、刘道坤、叶扬韬、林小科、刘泳海、徐敏馨、郑春凌、刘欢、周宁、滕道胜、马小平、王春林、闫舒雅、王海林、李坤和、康永恒、朱永、王晓辉、程晨、刘志康、刘志华、谭T/SILA 0012022 III 作亘、聂名义、胡剑锋、张国松、杨志超、何海洋、杨明华、魏勇、曹西飞、李江涛、赖毅平、欧阳智海、汪运才、纪伟良、张成良、罗杨、丁淦元、阮磊、李成彪、李念、魏首勋、谢毅、丁瑜、曾义、邹汉强、陈伟雄、邬鹏翚、童理锋、郭亮亮、杨丰林、高中雨
9、、罗能云、王孟源、范才军、张智辉、徐东、林洁、李军、涂应强、宋立波、夏纯全、沈连雯、窦斌、马晓槟、高洋、刘诗蔚、罗启龙、张晴晴、杨剩余、刘哲华、胡力、詹容熙、苏伟健、卞霞、廖纯贵、曾伟强、叶志辉、黄峰,洪极慧、孙海涛、王小萍、洪艳君、李方方、王渊、陈树勋、陈建胜、蔡如海、何彦、王金鑫、龙开湘、陈邓伟、潘建亮、孙友林、伏治军。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:2020年首次发布为T/SILA 0012020;本次为第一次修订。T/SILA 0012022 IV 引言 本文件的提案机制由上海浦东智能照明联合会的PLC互联规范标准委员会负责,收集各企业的提案并审查,并制定回复意见或修订方案,
10、提案收集邮箱 ,联系人:贺海斌。提案内容包括互联规范的文件修订与升级,新增或修订制造商编码,设备类别编码,SIID编码,CIID编码,物模型等,收到提案后,由PLC互联规范标准委员会组织审议并作出回复或修订意见。本文件的电子文档以及制造商编码申请表格,可以在 PLC互联规范官网下载。T/SILA 0012022 1 电力线载波通信(PLC)全屋互联规范 1 范围 本文件规定了PLC全屋互联协议的PLC控制系统技术要求。本文件适用于PLC控制系统的设计,制造与应用。2 规范性引用文件 本文件没有规范性引用文件。3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。控控制设备制设备 c control on
11、trol d deviceevice 是指连接到PLC总线上的设备,并用于发送指令控制其他连接到相同PLC总线上的设备。控制设备如控制面板、传感器等。受控设备受控设备 c controlontrolledled d deviceevice 是指连接在电源和一支或若干支灯之间用来变换电源电压,限制灯的电流至规定值,提供启动电压和预热电流,防止冷启动,校正功率因数或降低无线电干扰的一个或若干个部件,如开关控制器、单色调光驱动器、双色调光驱动器、彩色调光驱动器、窗帘驱动器等。中央协调节点中央协调节点 c central entral c coordinatoroordinator 是指在 PLC-I
12、oT 通信中的具体体现为头端通信模块,负责末端设备的接入以及数据的接受与发送。终端节点终端节点 stationstation 是指在 PLC-IoT 通信中的具体体现为尾端通信模块,接受与发送电力载波信号,为终端设备提供统一的接入 PLC-IoT 网络方式。代理协调节点代理协调节点 proxy coordinatorproxy coordinator 是指在 PLC-IoT 通信中的具体体现为中间代理通信模块,接受与发送电力载波信号,为中央协调节点和终端节点之间提供代理协调功能。4 缩略语 下列缩略语适用于本文件:BPCS:信标帧载荷校验序列(Beacon Payload Check Sequ
13、ence)BTS:信标时间戳(Beacon Time Stamp)CCO:中央协调节点(Central Coordinator)CIFS:竞争帧间隔(Contention Inter Frame Space)CIID:属性实例(Characteristic Instance Identification)DTEI:目的终端设备标识(Destination Terminal Equipment Identifier)ETMI:分集拷贝扩展模式(Extend Tone Map Index)FC:帧控制(Frame Control)T/SILA 0012022 2 FCCS:帧控制校验序列(Fram
14、e Control Check Sequence)FL:帧长(Frame Length)ICV:完整性校验值(Integrity Check Value)LID:链路标识(Link Identifier)MAC:媒介访问控制(Media Access Control)MMTYPE:网络管理封包类型(Management Packet Type)MPDU:MAC层协议数据单元(MAC Protocol Data Unit)MSDU:MAC层服务数据单元(MAC Service Data Unit)NID:网路标识(Network Identifier)NNID:邻近网路标识(Neighbor N
15、etwork Identifier)ODA:原始目的地址(Original Destination Address)ODTEI:原始目的终端设备标识(Original Destination Terminal Equipment Identifier)OSA:原始源地址(Original Source Address)OSTEI:原始源终端设备标识(Original Source Terminal Equipment Identifier)PB:物理块(Physical Block)PBB:物理块(Physical Block Body)PBCS:物理块校验序列(Physical Block
16、Check Sequence)PBH:物理块头(Physical Block Header)PCO:代理协调节点(Proxy Coordinator)PLC:电力线载波通信(Power Line Communication)PSS:追随符号大小(Pilot Step Size)RIFS:回应帧间隔(Response inter frame space)SACK:选择确认(Selective Acknowledgement)SIID:服务实例(Service Instance Identification)SOF:帧起始(Start of Frame)STA:终端节点(Station)TMI:分
17、集拷贝基本模式(Tone Map Index)5 系统组成与架构 系统架构 本系统由网关和子设备组成,网关和子设备之间基于PLC系统控制协议通信,系统架构如图1所示。T/SILA 0012022 3 图1 系统架构 本系统基于PLC应用层构建全屋互联协议,实现通信单元之间业务数据交互,通过数据链路层完成数据传输,如图2所示。T/SILA 0012022 4 图2 PLC 分层 PLC 网络中有三种节点,以CCO(中心节点)、PCO(代理节点)、STA(终端)为组成的树形结构,如图3所示。其通信方式采用中央调度的方式,CCO 上电后会进行全网检测,确定PCO和STA,然后侦听STA的报文或者主动
18、询问STA,通过CSMA/CA载波检测多址的方式进行传输管理和控制。图3 PLC-IoT 树形组网及网络节点 所有STA站点向头端节点CCO发起关联入网请求,CCO确认后方可加入网络,网络建立可即可进行PLC通信。站点通信为CCO与STA站点的之间的相互通信,STA与STA不能直接通信,需要通过CCO来转发,PLC的自组网过程由芯片底层软件实现,无需应用层干预,芯片应用层互联规范应满足附件5要求。入网过程:上电后和CCO之间能直接通信的STA站点,会首先入网,形成1级站点,并评估相互通信成功率,不能和CCO直接通信的站点若能和1级站点通信,就通过1级站点代理入网,以此类推逐级形成多层级网络,目
19、前最大可以支持15层级。PCO站点非指定,由各站点自动形成。PLC信道具有时变性,噪声也可能随着电器开闭时有时无,这意味着已经建立起来的路由网络可能T/SILA 0012022 5 存在不通,PLC链路层需有路由评估机制,在路由周期内不断评估代理路由合理性,动态变化拓扑图,以确保通信可靠。路由评估需要时间,因此CCO坏掉或者站点拔掉,网络稳定需要一定时间,这个时间与网络规模或者层级深度有关系。在PLC总线网络的每个设备,都有一个固定的物理地址(6字节MAC地址),MAC地址在PLC模块出厂时通过IANA或IEEE申请分配,使用过程不更改。使用MAC地址,在网络中可提供单播寻址(0FF FF F
20、F FF FF FE)方式或广播寻址(FF FF FF FF FF FF)方式进行通信。系统组成 PLC系统一般由多个子系统组成,子系统通过PLC网关连接到局域网或云端服务器组成系统,移动终端通过云端连接系统。一个子系统由一个PLC网关、若干个控制设备和若干个受控设备组成。PLC网关是集成控制、管理、计算和通信等功能的基础开放平台。网关包含PLC-CCO模组、MCU模块。特性如下:a)PLC 网关在系统中通过中央节点 CCO 进行协议转换与 STA 通信;、b)具备应用地址配置和管理;c)具备场景配置与控制;d)具备控制程序逻辑配置与控制;e)具备系统设备状态监测功能;f)具备通过网络把系统的
21、指令同步传递到云端;g)具备分组配置与控制。场景可通过按键信号、时钟信号、传感器信号等进行触发,场景控制逻辑通过PLC网关进行配置,场景配置信息保存在每个受控设备内,当进行场景控制时,被寻址选中的受控设备可以实现同步响应。系统要求 PLC 全屋互联系统的特性如下:a)一个子系统至少含一个 CCO 中央节点;b)任一个系统设备都可以主动发送事件上报信息;c)一个子系统最多可独立寻址 1023 个的设备;d)一个子系统最多可寻址 49150(2 个字节,除去预留的设备地址)个可寻址组,单个子设备至少支持 32 个分组;e)一个子系统最多可支持 65535(2 个字节)个照明场景,单个子设备至少支持
22、 32 个场景。系统控制面板或传感器的事件信息发送到CCO,由CCO根据控制逻辑进行处理,并由CCO把处理完的控制信息发送到受控设备进行控制处理。系统设备功能定义模型 设备profile是设备和其他子系统之间的交互数据定义能力和格式,用于描述设备所具备的能力和状态数据。设备的通过两种方式描述设备具备的特征,服务(service)和属性(characteristic),设备由若干个服务及其属性组成。设备service用来表示设备中用户可使用的功能函数,其中包含实现该函数输出/输入的数据以及实现该函数的行为。设备可以基于服务进行实例化,实例化后的名称称之为服务实例。设备characteristic
23、表示数据或相关行为的特征,名称之为属性名,是Service的基本组成单元,如开关的开或关特性。如图4所示:T/SILA 0012022 6 图4 设备功能定义模型 用户通过APP 控制设备执行场景时,云端到PLC-IoT网关设备的profile 数据的格式如图5:图5 PLC 协议设备控制报文转换 T/SILA 0012022 7 以下列举了几种典型的子设备器件物模型转换定义,用于示例PLC设备与物模型的映射,通过这种方式,可以无限扩展定义灯光控制的属性,例如新增灯光驱动控制器子设备的功率、故障信息,只要新增定义与调节亮度相似的服务属性即可传递到网关,并通过网关传递到云端。SIID和CIID使
24、用两个字节编码,其中0 x00010 x1964用于定义通用范围段,0 x19650 x3FFF预留给团体标准定义范围段,x40000 xFFFF预留给厂商定义私有不通用范围段。具体的物模型定义参见表1表6:表1 场景面板 SIID 服务 服务(中文)CIID 属性 数据类型 取值范围 描述 0 x0041 scene 按键记录 0 x008A num int min:1 max:按键数量 场景按键键码编号上报 0 x03F1 button1 按键(1)0 x008A num int min:1 max:按键数量 按键编号 0 x0002 name string StringLength:32
25、 按键名 表2 窗帘 SIID 服务 服务(中文)CIID 属性 数据类型 取值范围 描述 0 x0013 mode 窗帘开合 0 x0022 mode enum 0-关 1-开 2-暂停 窗帘电机控制窗帘的开合 0 x000B opener 开合度 0 x000E current int min:0 max:100 当前的打开程度,100 为全开 单位:百分比;0 x000F target int min:0 max:100 目标的打开程度,100 为全开 单位:百分比;T/SILA 0012022 8 表3 灯光驱动控制器 SIID 服务 服务(中文)CIID 属性 数据类型 取值范围 描
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