G3-PLC通信标准的发展历程和技术优势
G3-PLC是专为智能电网通信而设计的全球电力线通信开放协议，由法国电网输送公司(ERDF)发起，Maxim和SagemCommunications共同开发的方案。G3-PLC属于窄带电力线载波通信(Narrow-BandPowerLineCommunications，简称NB-PLC)标准，通常用于自动抄表(AMR)、能源控制和电网监测等低速数据通信场合。
随着通信技术的发展，基于FSK/BPSK开发的技术逐步被更先进的调制技术OFDM(正交频分复用)所取代。OFDM技术具有可靠的工作模式、高效的信道编码技术以及强大的纠错机制，是当今智能电网最安全、最具成本效益的通信模式。目前，基于OFDM技术的NB-PLC标准主要有IEEEP1901.2、ITUG.hnemG.9955、PRIME和G3-PLC。
上面曾经提到过，目前基于OFDM技术的NB-PLC标准主要有IEEEP1901.2、ITUG.hnemG.9955、PRIME和G3-PLC。其中电力线通信IEEEP1901.2标准是IEEE(电气和电子工程师协会)于2010年5月成立的P1901.2工作组定义基于OFDM的NB-PLC标准，最终将实现PRIME和G3-PLC的融合和互用。PRIME是一个由供电公司、行业厂家和大学研究所构成的联盟，合作开发基于OFDM电力线技术的公开标准。在对PRIME和G3-PLC作比较之前，有必要先了解一下窄带电力线通信频带的定义，具体如下：
1)欧洲电工标准委员会(CENELEC)规定的频带
CENELEC-A：3～95kHz，能源供应商专用，根据标准定义或自定义协议层
CENELEC-B：95～125kHz，供终端用户使用，根据标准定义或自定义协议层
CENELEC-C：125～140kHz，
供终端用户使用，CSMA协议层
CENELEC-D：140～
148.5kHz，供终端用户使用，根据标准定义或自定义协议层
2)美国联邦通信委员会(FCC)规定的频带
FCC单频带：10～490kHz
3)日本无线工业及商贸联合会(ARIB)规定的频带
ARIB频带：10～450kHz
4)中国规定的频带
电力科学研究院频带：3～90kHz
单频带：3kHz－500kHz
目前，PRIME和G3-PLC的对比研究主要是针对CENELEC-A频段。表1是PRIME和G3-PLC的参数比较。
从表1中我们可以看出，G3-PLC的最大数据速率为33.4kbps，而PRIME的最大速率则高达128.6kbps，从速率角度看PRIME较G3-PLC有明显的优势。从表1中前向纠错一栏还可以看出G3-PLC纠错方式有里德-所罗门码、卷积码和重复码，而PRIME则仅有卷积码一种纠错方式，从这一点上来说，G3-PLC纠错能力更强大，也可以说是抗干扰能力更强。因此，针对不同的电力线条件或不同的应用场合，G3-PLC和PRIME各有优势。
G3-PLC可跨变压器传输，允许在每一个数据集中器分配更多用户，从而减少集中器的数量，这完全符合ITUG.hnemG.9955最新标准的要求，而PRIME没有此规定。
另外，G3-PLC特有的规范支持IPv6互联网协议标准，这极大扩展了电网连接设备的地址数量，确保支持新的应用。而PRIME目前只支持IPv4。
还有一点需要提及的是，G3-PLC最大300kbps的速率是指采用DB8PSK编码方式、全FCC带宽(10～487.5kHz)条件的速率，而非CENELEC-A频段的速率。而PRIMER_DATA是接收到的比特流。
在发射端，首先对已编码的比特流进行QAM或QPSK调制，然后依次经过串并变换和IFFT变换，再将并行数据转化为串行数据，加上保护间隔(又称“循环前缀”)，形成OFDM码元。在组帧时，加入同步序列和信道估计序列，以便接收端进行突发检测、同步和信道估计，最后输出正交的基带信号。
当接收机检测到信号到达时，首先进行同步和信道估计。当完成时间同步、小数倍频偏估计和纠正后，经过FFT变换，进行整数倍频偏估计和纠正，此时得到的数据是QAM或QPSK的已调数据。对该数据进行相应的解调，然后再进行解码处理，就可得到发送的比特流。
G3-PLC物理层也采用安全可靠的OFDM技术。下面对G3-PLC物理层的OFDM做一些讨论，重点对其所采用的前向纠错(FEC)技术做一分析和说明。图2是G3-PLC物理层OFDM收发器原理图，与传统OFDM基带收发器不同的是，G3-PLC物理层OFDM收发器是以电力线为数据传输介质。
从图2可以看出，G3-PLC物理层也是由发射机和接收机组成的，发射机主要包括前向纠错(FEC)编码器、OFDM调制器和模拟前端(AFE)；接收机包括模拟前端(AFE)、OFDM解调器和前向纠错(FEC)解码器。因为编码器和解码器对应，调制器和解调器对应，所以下面将把它们放在一起来介绍。
和DQPSK。我们知道，除了固定频段的载波数以外，不同的调制方式也是决定最大通信速率的关键因素。其实符合G3-PLC标准的调制解调芯片MAX2992除了采用标准规定的DBPSK和DQPSK，还采用了D8PSK调制方式，这也是其在FCC频带能达到300kbps高速率的重要原因。不同的调制方式代表了同一个载波所能承载的最大的比特数，每一种调制方式的星座图如图3所示。
在OFDM系统中，反快速傅里叶变换(IFFT)主要作用是对子载波进行正交调制，这主要由IFFT旋转因子的正交性决定的，IFFT的另外一个作用就是频域到时域的转换。在G3-PLC中，OFDM信号通过反快速傅里叶变
可靠性。CSMA/CA和ARQ机制结合网状路由协议可支持各种网络的通用MAC层服务，在抄表应用中网状路由优于PRIME的树状路由。此外，AES-128加密/解密的CCM(IEEE802.15.4规定的CCM扩充协议)可为通信提供安全和认证。
我们前面曾经提到IEEE802.15.4规定最大帧长度为127字节，这显然已经超出了G3-PLC物理层数据“处理”的范围。为了使PHY与MAC层数据无缝对接，就需要对MAC层的数据进行“分割”，以适应G3-PLC物理层数据传输的需求，如图6所示。
下面讨论适配层6LoWPAN在G3-PLC中的作用，具体可见图7。在G3-PLC中，IPv6和MAC层之间需要增加一个网络适配层，用来完成包头压缩、分片与重组以及网状路由转发等工作，该适配层就称为6LoWPAN。
下面详细介绍G3-PLC中
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