作者:?Xiaolin Lu,智能电网研发经理,德州仪器公司;Olivier Monnier,全球市场经理??达拉斯电力线通信 (PLC)?研发团队,智能电网解决方案?德州仪器公司
电力线通信 (PLC) 是一项在其开发过程之中便引起世界广泛关注的全球性技术。在其最简单的形式中,PLC 通过现有的电力线调制通信信号。这使得设备能够在无需新增任何导线或电缆的情况下实现联网。此种能力在各种各样的应用中均极受青睐,其可通过网络充分利用更高的智能和效率。PLC 最初的市场商机包括:
公用事业计量表:对于 PLC 来说,公用事业计量表是一项主要的批量型应用。PLC 是公用事业公司优先选择的自动抄表 (AMR) 和自动计量基础设施 (AMI) 通信技术,因为它完全不再需要安装额外的配线。另外,很多消费者希望把计量表连接至某种能耗监测装置(即:家用能源显示设备 [IHD]),以显示其能源消耗情况,并根据自己每天各个时段的能源需求利用好峰谷分时定价标准以降低费用,此类需求也对 PLC 的应用起到了推动作用。
家庭局域网:随着家庭网络的日益扩大,许多电器被纳入其中(以提高能源的使用效率),OEM 制造商逐步转向使用 PLC 作为各种家用设备与家庭网络的衔接技术。该市场所面临的主要挑战之一是家用电器在其使用过程中存在的高噪声特性。OEM 需要一种稳健和成本优化的实现方案来提供可靠的通信,从而使得窄带 PLC 在面对有线通信或衔接现有的各种无线技术时成为最佳的选择。
照明:PLC 既适合家庭自动化也适合工业自动化,因而使得 OEM 制造商能够把智能集成到众多的照明产品中。主要功能包括照明的遥控、照明灯的自动激活与去激活、监测能源使用状况以精确计算能耗成本、以及与电网的连接。一项关键的设计要求是必需能够实现一款用于控制和 PLC 的高性价比单芯片。
太阳能:对于太阳能设备的大规模推广应用,PLC 充当了一项重要的支撑技术,其为太阳能逆变器提供了一个通信通道,可供公用事业公司在电网上监测和管理电力。虽然射频 (RF) 技术已经在太阳能装置方面取得了一些进展,但 PLC 则提供了一种在直流 (DC) 或交流 (AC) 线路上以高可靠性和低成本进行设备连接的理想方法。
G3:稳健和可靠的通信
PLC 实际上是所有采用电力线作为通信通道的技术的一个通称。因此,PLC 实际上包括了多项标准,这些标准专注于与特定应用和工作环境(表 1)相关的不同性能因素和问题。G3 和 PRIME 是其中最著名的两项标准。在诸多标准中,总的说来 G3(或与其类似的 IEEE P1901.2)更多地关注稳健性。考虑到 PLC 有可能工作的各种环境以及这些环境中所存在的不同种类的干扰,G3 标准具备的耐受噪声的稳健性常常使其成为一种更受全球推广应用项目青睐的选择。
IEC61334、PRIME、G3 和 IEEE P1901.2/G3-FCC
?
参数
??
IEC61334 S-FSK
??
PRIME (OFDM)
??
G3 (OFDM)
?P1901.2 / G3-FCC
(OFDM)
?调制规格
?扩频移频键控
?DBPSK / DQPSK/D8PSK
?DBPSK / DQPSK/ (D8PSK)
?DBPSK/DQPSK/D8PSK/
相干调制
?前向纠错
?不可用 (N/A)
?速率?卷积码
?外部 RS + 内部速率
?卷积码
?外部 RS + 内部速率
?卷积码
?数据速率
?2.4 kbps
?21、42、64、84、64 kbps
(带编码)
?20.36/34.76/(46) kbps
(带编码)
?可扩展至 250 kbps
?频段规划
?CENELEC-A
?连续 42 至 89 kHz
(为 LV 场合而定义)
?36 至 91 kHz(具有用于 SFSK 的音调掩蔽)
?CENELEC-A,FCC 频段
?ROBO 模式
?无
?无
?有
?有
?音调掩蔽
?无
?无
?有
?有
?自适应音调映射
?无
?有
?有
?有
?MAC
?IEC61334 MAC
?PRIME MAC
?802.15.4/G3 模式
?基于 802.15.4 标准
?汇聚层
?IEC61334-4-32
?IEC61334-4-32/IPv6
?6LoWPAN/IPv6
?6LoWPAN/IPv6
?计量表应用
?COSEM/DLMS
?COSEM/DLMS,IP
?COSEM/DLMS,IP
?COSEM/DLMS,IP
?表 1:电力线通信 (PLC) 实际上包括了多项标准,这些标准专注于与特定应用和工作环境相关的不同方面和问题。