国内窄带电力载波通信技术发展现状
1. 国内现有载波通信技术特点
现有的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、EMI 标准、芯片技术等方面来分析。
调制方式与传输速率
目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有:直接序列扩频、线性调频 Chirp 和正交频分复用 OFDM 等。此外,跳频 FH、跳时 TH 以及上述各种方式
的组合扩频技术也较为常用。
国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中东软为 FSK,15 位直序列扩频通信;福星晓程 DPSK 63 位直序扩频;弥亚微为 QPSK 扩频调相、
过零同步、分时传输;鼎信为二进制连续相位移频 FSK,过零同步、分时传输。
上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。目前这四家中,传输速率分别为弥亚微,同时提供
200、400、800、1600bps 四种可变速率;东软:330bps;福星晓程:250/500bps;鼎信:100bps。按照现阶段现场实际应用状况来看 100 至
500bps 速水平仅能用于普通抄表功能,如果涉及到远程控制(断送电)和管理功能则需要提供更高速率保证。
通信频率
关于通信频率,在美国由联邦通信委员会 FCC 规定了电力线频带宽度为 100~450kHZ;在欧洲由欧洲电气标准委员会的 EN50065-1 规定电力载波
频带为 3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献,目前全球 AMR 系统均采用该频段标准。
国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为 2 家,分别是福星晓程 120KHz 和弥亚微 57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz 三种可选。
通信功率及 EMI 指标
国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减,均采取加大通信传输功率等做法。在实际产品化的过程中,基本
上做到 3W 至 5W,有的电表厂甚至做到了 8W,这种做法是绝对不可取的。首先,这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损,造成大量的能
源浪费,这也有悖于国网公司上集抄系统的初衷;其次,如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境,我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者,
现在却也能成为最大的制造者。
就目前研究了解的情况,国内只有弥亚微的载波芯片 Mi200E 采取低功耗设计。其发送信号时的功率仅为 0.4W,在保证可靠的通信性能的同时该芯片
EMI 等相关指标满足欧洲标准。
芯片技术
严格意义上讲,国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业,像东软和鼎信均是采用 MOTROLA 的 MC3361+单片机通过软件完成物理
层、MAC 层、网络层的模式。其优点是降低了研发难度,但该模式会导致其核心技术(相关软件)容易泄密或被解密,安全性值得探讨。福星晓程和
弥亚微均是完全自主开发的载波通信芯片产品。
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