寬帶載波電力線通信技術(shù)
PLC(PowerLineCommunication),是一種通過電線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。寬帶電力線通信BPL (Broadband over PowerLine),是指帶寬限定在2~30MHz之間、通信速率通常在1Mbps以上的電力線載波通信。寬帶電力線通信技術(shù)和窄帶電力線通信技術(shù)均是是利用現(xiàn)有電網(wǎng)作為信號的傳遞介質(zhì),使電網(wǎng)在傳輸電力的同時可以進行數(shù)據(jù)通訊。
采用擴頻通信(SSC)技術(shù)的PLC通常稱為窄帶PLC。但在用電設(shè)備類型日益豐富,電路中開關(guān)電源和無功補償裝置等電容性負(fù)載日益增多的環(huán)境下,信號吸收和突發(fā)干擾大大降低了窄帶載波通信系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。為克服電力線通信線路噪聲顯著且信號衰減嚴(yán)重問題,滿足日益增長的信息傳輸要求,寬帶載波技術(shù)采用了擴頻、OFDM(正交頻分復(fù)用)等調(diào)制技術(shù),不但使頻帶利用率進一步提高,而且還能消除子信道之間的干擾,從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速可靠通信。
1、相比窄帶載波SSC技術(shù),寬帶載波OFDM技術(shù)具有以下的優(yōu)點:
(1)抗衰減能力強。OFDM通過多個子載波傳輸用戶信息,對脈沖噪聲 (ImpulseNoise)和信道快衰落的抵抗力很強。同時,通過子載波的聯(lián)合編碼,OFDM實現(xiàn)了子信道間的頻率分集作用,也增強了對脈沖噪聲和信道快衰落的抵抗力。
(2)頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道,而不是傳統(tǒng)上利用保護頻帶分離子信道的方式,因此提高了頻率利用效率。
(3)適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM的自適應(yīng)調(diào)制機制,使不同的子載波可以根據(jù)信道情況和噪音背景的情況選擇不同的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件好的時候,子載波采用效率高的調(diào)制方式。當(dāng)信道條件差的時候,子載波采用抗干擾能力強的調(diào)制方式。而且,OFDM加載算法技術(shù),使系統(tǒng)可以把更多的數(shù)據(jù)集中放在條件好的信道上,以高速率的方式進行傳送。
(4)抗碼間干擾(ISI)能力強。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾,它與加性的噪聲干擾不同,是一種乘性的干擾。造成碼間干擾的原因有很多。實際上,只要傳輸信道的頻帶是有限的,就會造成一定的碼間干擾。由于OFDM采用了循環(huán)前綴,因此,對抗碼間干擾的能力很強。
寬帶載波在技術(shù)應(yīng)用上的優(yōu)缺點;
1、OFDM技術(shù)優(yōu)點:
-
有效克服碼間干擾,抗干擾能力強
-
頻帶利用率高
-
系統(tǒng)的均衡簡單
2、電力線寬帶載波通信方式優(yōu)勢:
(1)寬帶載波基于已經(jīng)過廣泛驗證的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)技術(shù),具有完善的鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)保護與驗證,遠(yuǎn)非各種輕量級的結(jié)點組織和中繼算法可比。
(2)寬帶載波通信速率高,可以在極短的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸,可大大降低遭受突發(fā)干擾的影響,即使一次通信失敗,也可迅速進行重發(fā),確保數(shù)據(jù)可靠。
(3)寬帶載波芯片大都基于高性能 32 位核心和DSP 技術(shù)制造,在技術(shù)等級和性能上都具有優(yōu)勢。
(4)除了應(yīng)用層的數(shù)據(jù)加密,寬帶載波在鏈路層支持 DES、3DES、AES 等高強度加密算法,數(shù)據(jù)通信安全性高。
(5)即使是在窄帶載波較有優(yōu)勢的通信距離上,寬帶載波通過 OFDM 等高性能調(diào)制方式,以及完善的中繼組網(wǎng)機制,完全可以滿足當(dāng)前大部分臺區(qū)的應(yīng)用需求。
(6)寬帶載波通信性能高、速率快、擴展能力強,可加載多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,但其成本相對于窄帶載波并未增加多少,因此具有性價比優(yōu)勢。
3、寬帶載波對比窄帶載波優(yōu)點:
窄帶和寬帶電力線載波方式,在應(yīng)用實施方式上有很多類似的地方,如借助電力線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信節(jié)點間免布線或少布線,但在通信機制、通信協(xié)議、載波和調(diào)制方式等方面具有巨大的差別。
(1)高速數(shù)據(jù)傳輸,寬帶載波通信速率高達2Mbps遠(yuǎn)高于窄帶載波的幾十K或幾百Kbps。
(2)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制通斷電功能,窄帶由于中心頻率較低難以實現(xiàn)實時抄通。寬帶避免了斷電之后難以送電現(xiàn)象,實現(xiàn)實時抄表通斷電功能。
(3)寬帶載波中心頻率為2-12MHz,遠(yuǎn)高于窄帶東軟(270KHz)、曉程(120KHz)窄帶頻率。正由于中心頻率的增加,從而增加應(yīng)用層的存儲空間,從而達到同時向電力線并發(fā)多個載波數(shù)據(jù)幀的效果。寬帶載波可以在同一時間內(nèi)下發(fā)5-10條抄表命令,每塊表應(yīng)答時間為200-500毫秒。窄帶載波每抄一塊表及應(yīng)答時間約為10-15秒。
(4)多個數(shù)據(jù)量的抄讀,正由于寬帶載波抄讀數(shù)據(jù)快(300塊表、一個量<1min),窄帶載波(300塊表、一個量約3-4個小時,線路好的情況下)。寬帶載波可用剩余時間抄收其它電表數(shù)據(jù)量,從而解決如偷竊電等客觀問題。
(5)寬帶載波通信速率高,可以在極端的時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸,可大大降低遭受突發(fā)干擾的影響,即使一次通信失敗,也可迅速進行重發(fā),確保數(shù)據(jù)可靠,現(xiàn)場抄表率大幅提高。
4、寬帶載波對比塑料光纖的優(yōu)缺點:
寬帶電力線載波對比塑料光纖通信方式,同樣具有傳輸帶寬高,傳輸速率快等特點。但在通信機制、一次性抄表成功率、抗干擾能力、施工安裝布線等有著巨大的差異:
通信速率 |
傳輸距離 |
抗擾能力 |
一次性成功率 |
可靠性 |
施工方式 |
投資成本 |
運維成本 |
|
寬帶載波 |
2MHz-12MHz |
1-2KM |
強 |
90% |
中 |
無線布線 |
中 |
中 |
塑料光纖 |
100M |
100- 300M |
不受影響 |
99.99% |
高 |
需要布線 |
高 |
低 |
通信技術(shù)優(yōu)劣勢對比
從上表的對比中我們可以得出,寬帶載波在傳輸距離方面有著巨大的優(yōu)勢,也因無需施工布線的特性使得現(xiàn)場安裝更加容易,且初期投資成本相對比較低。同時寬帶載波在通信速率和抗干擾能力方面得到了很大的提升。
因為塑料光纖通信技術(shù)傳輸速率高、抗干擾能力強、安全可靠性高等特性,從而保證了較高一次抄表成功率。
責(zé)任編輯:售電衡衡
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