窄带电力线通信技术-longsy

1.窄带电力线通信技术；1)中压窄带载波一般使用10-500千赫频段2)速率为150-2400bps，正交频分复用调制可以达到100kbps以上。3)传输距离长，架空线路距离大于10km。4)调制技术FSK和PSK，新技术采用OFDM。近年来，随着低压电力线载波通信技术的逐步完善，国内10多家企业都把重点放在了技术开发和应用上。采用的技术主要有扩频加窄带频移键控(FSK)、扩频加窄带相移键控(PSK)、正交频分复用(正交频分复用)等。在电力信息采集、智能家居能源管理、建筑监控和路灯控制等领域有着广泛的应用。国内主流低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如误差！找不到参考源。表1我国主流低压电力线窄带载波的应用现状中心频率调制方式频带宽度(千赫)波特率(bps)典型制造商量(10 000)市场占有率270千赫BFSK扩频30100-800青岛东软2，431.2434.86%421千赫BFSK扩频4050-1.2k青岛丁鑫1，828.8226.22%120千赫BPSK扩频15250/500北京福星程潇1，601.6122.96%76.8千赫QPSK扩频32200-1.6k上海米娅微电子学？211.983.04%除上述低压电力线载波通信方案外，近两年国家电网集中竞价中还出现了100千赫、175千赫、300千赫等多种频率方案。由于大多数通信制造商采用他们自己的企业标准，频率选择、调制方法、传输技术和网络技术都有他们自己的特点，这使得互操作性变得困难。我国窄带电力载波通信技术的发展现状一、中国当前载波通信技术的特点现有低压载波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、电磁干扰标准、芯片技术等方面进行分析。1.调制模式和传输速率目前，电力线载波通信中常用的扩频技术包括：直接序列扩频、线性调频和正交频分复用。此外，跳频跳频、时跳跳频以及上述各种模式的组合扩频技术也是常用的。国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其间东软是FSK，15位直接序列扩频通信；福星程潇DPSK 63位直接序列扩频；Mia micro是QPSK扩频相位调制、过零同步和分时传输。丁鑫是二进制连续相移频率FSK，过零同步和分时传输。上述每个扩频技术都有不同的特征。对载波通信芯片性能最直接的影响在于可靠性和传输速率。目前，这四个家庭的传输速率如下：Mia micro，同时提供200、400、800和1600bps的四种可变速率；东软：330bps。250/500 bps；丁鑫：100个基点。根据现阶段网站的实际应用情况，100到500bps的速度水平只能用于普通的抄表功能。如果涉及远程控制(电源中断)和管理功能，则需要提供更高的速度保证。2.通信频率关于通信频率，联邦通信委员会的联邦通信委员会规定，美国的电力线带宽为100-450千赫。在欧洲，欧洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3-148.5千赫。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了重大贡献。目前，全世界的自动抄表系统都采用这种频带标准。国内有2个符合欧洲标准的载波通信芯片，分别在复兴120千赫和米娅57.6千赫/76.8千赫/115.2千赫时可用3.通信功率和电磁干扰指数中国的大多数载波通信方案，如东软、复兴小城和丁鑫，都采取了增加通信传输功率等措施，以应对国内电力信道环境中的衰减。在就目前的研究而言，我国只有三宅一生载波芯片Mi200E采用低功耗设计。芯片发送信号时的功率仅为0.4W，在保证可靠通信性能的同时，芯片的电磁干扰等相关指标达到欧洲标准。4.芯片工艺严格来说，国内运营商的通信方案供应商并不都是芯片设计和研究企业。例如，东软和丁鑫采用摩托罗拉的MC3361+单片机，通过软件完成物理层、媒体访问控制层和网络层模式。其优点是降低了研发难度，但这种模式会导致其核心技术(相关软件)容易被泄露或解密，其安全性值得探讨。复兴小成和宫卫都是完全独立开发的载波通信芯片产品。二、国内载体芯片产品分析青岛东软该公司是一家国内制造商，较早投资于低压运营商，目前拥有更大的市场份额。主要产品的主要特点是：FSK调制，信号频率为270K；软件相关器和匹配滤波器，63位码序列，码率20.8千比特；具有前向纠错功能的自适应数字信号处理和模糊处理技术；帧中继转发机制，支持3级中继深度。然而，东软的载波方案不符合相关国际标准，通信模块的电磁干扰特性难以满足，这将给电网带来较大的谐波干扰。同时，由于采用了MC3361+单片机的方式，载波方案的集成度不高。同时，由于外部功率放大器的使用和外部分立元件一致性的影响，会带来调试、安装和现场施工等一系列问题，从而影响集中抄表系统的稳定性和可靠性。幸运星复兴程潇在2000年左右推出了运营商专用集成电路芯片，其集成度高于东软，国内份额与东软相当。其产品PL3105采用PSK调制直接序列扩频，载频为120K，符号速率为500bps，伪码为15的M序列。内置2路16位模数转换器、发光二极管/液晶显示控制模块、3个定时器和2个多功能串口。由于PL3105采用数字解调和解扩，其抗干扰性能优于东软，物理层通信距离在实际使用中更好。然而，其载体芯片本质上是一台带有载体调制解调器的单片机，每个厂商只需要开发物理层、链路层和应用层，增加了开发难度和周期。同时，由于不同厂商的链路层协议不同，出现了一个尴尬的情况，即同一使用的复兴程潇芯片可能无法互联。另外，它的中继算法不太实用，限制了它的发展。Mia微电子公司米亚微电子公司的Mi200E是唯一一款同时满足国内市场需求和国际标准的高性能载波通信芯片。Mi200E采用了直接序列扩频、数字信号处理、数字功率放大等新技术。该电路在电力线通信中具有很强的抗干扰和抗衰减性能。MI200E内部集成了扩频解扩、调制解调、输入信号整形和放大、数字功率放大器、商用功率检测、高性能带通滤波器、数模转换接口以及与单片机的串行通信。同时，为上层网络协议提供载波侦听和有效帧指示信号。Mi200E具有可变扩频增益，并提供200、400、800和1600bps的四种不同通信速率，以满足现场的各种需求。三个可选载波频率；低功耗设计，最大发射功耗仅为0.4W；Mi200E符合EN50065-1和IEC61000-3-8标准中规定的低压电力线载波通信信号频带和电磁干扰要求。过零同步传输技术是Mia微型高性能载波通信芯片Mi200E的核心技术。Mi200E利用电力线的过零时间作为信号同步的时间基准，使通信信号在以零点为中心的6.6ms时间内工作。本地电网的噪声最弱，对网络的干扰最小，负载阻抗较轻。在这段时间内，通信避免了电力线负载较重的时间。同时，解调算法采用了时间分集方法，大大提高了通信的稳定性和可靠性。同时，它还能保证各相之间不能相互通信，以便主站能正确区分各电流表的相位。不同相位之间的准确区分为继电器的实现提供了可靠的保证，消除了因交叉相位复制造成的继电器不稳定。Mi200E应用电路简单，内置的数字功率放大器大大降低了对载波电表外围电路器件的要求，保证了产品一致性好，易于调试，批量生产时可靠性高。同时，有效降低了物料清单成本，大大降低了后期维护成本。此外，Mia Micro还提供了高效的载波通信网络协议，该协议具有“自动路由、自动中继和自学习”机制，用于电表厂配合Mi200E的应用。青岛丁鑫这是一家新成立的公司。其核心技术人员全部来自青岛东软。目前的技术方案实际上是由吉林省公司牵头提出，丁鑫实施和完善的。丁鑫产品的主要特点：软件相关器和匹配滤波器，80位正交码序列；扩频通信技术；高效前向纠错；BFSK调制，半双工通信；码率为50bps和100bps每个阶段。帧中继转发机制，数据链路层支持高达32级的中继深度；接收信号强度权重参数指示，为中继搜索算法提供支持，提高通信系统稳定性；四层网络结构：物理层、数据链路层、网络层和应用层，其中应用层通信协议专门针对DL/T645-1997通信协议进行了优化；丁鑫是继米亚微公司之后第二个采用过零同步传输技术的运营商。它利用电力线的过零时间作为信号同步的时间基准，使各相以当前相的零点为中心在3.3毫秒内工作。丁鑫的不足之处在于：首先，它的传输速率只有50，100bps，只能用于抄表应用。如果你想实现远程控制和智能电网管理功能，你会不知所措，这是一个潜在的隐患。第二，中心频率太高。传输频率：421.1千赫，超过欧洲标准。随着国内标准化进程的逐步加强，这是一个潜在的风险。第三，通信模块的传输功率较大，因此载波电表的功耗较大，难以满足全国网络协议对电表的整体功耗要求。电磁干扰特性难以满足，会给电网带来较大的谐波干扰。第四，与东软的载波方案类似，载波方案由于使用了MC3361+单片机，所以集成度不高。同时，由于外部功率放大器的使用和外部分立元件一致性的影响，会带来调试、安装和现场施工等一系列问题，从而影响集中抄表系统的稳定性和可靠性。三。结论综上所述，目前我国主要载体通信芯片产品仍处于快速增长阶段，各种技术解决方案都有很大的发展空间。作为后来出现的新技术方案的代表，宫卫的可靠性和符合国际标准是其他方案不具备的优势，应该大力推广。我们必须坚持实事求是的原则，用科学发展观客观评价每一个技术方案、每一个载波通信芯片、每一个成长中的载波通信技术创新企业，为国内集中式发展奠定良好基础调制类型FSK 63位直接序列扩频DPSK，15位直接序列扩频通信QPSK扩频相位调制、过零同步和分时传输二进制连续相移频率过零同步、分时传输中心频率270千赫120千赫57.6千赫、76.8千赫、115.2千赫可选421.