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若那里明智能电表的通讯难题

宣布时间:2016年04月29日 10:04    宣布者:designapp
要害词: 智能电表 , 无线通讯 , 群集拓扑结构
智能电表和其他“智能动力”装备和仪器的通讯和毗连需求对设计职员和开发职员提出了严酷的寻衅。

让我们来明确一下智能电表的通讯难题,并明确以后装备是若那里置赏罚这些难题的。然后,我们将推敲应若那里置赏罚这些难题来供应具有资源效益且能知足未来需求的适用智能电网处置赏罚赏罚妄图。

下图1显示了智能电网群集架构的示例,将有助于明确为甚么无邪性和多模是新一代智能电表的要害部署属性。


图1

无邪性和多模:新一代智能电表的要害部署属性

处置赏罚赏罚妄图基于种种各样的手艺,因地理职位、当地群集基础行动措施尺度和质量而异。

HAN(家域网)或 BAN(楼域网)应用短距离无线尺度(如 ZigBee、Thread、WiFi和蓝牙)将家电装备毗连到智能电表。它还可以应用PLC(电力线载波)有线手艺。

NAN(邻域网)应用星形群集拓扑结构,如蜂窝 M2M(GPRS、3G、LTE MTC、NB-IoT、LPWAN)将每个电表直接连到基站,并应用云或网状网拓扑结构,如 PLC 或 802.15.4g 将所有智能电表节点荟萃到 DAP(数据荟萃点),而该 DAP 将应用蜂窝 M2M(GPRS、3G、LTE MTC)直接毗连到基站或经由历程以太网直接毗连到云。

无邪性

处置赏罚赏罚妄图必须要有足够的无邪性才干支持下面列出的所有尺度,其中的部门尺度仍在开发中,能够须要现场更新和远程升级。
例如 PLC 手艺曾经被多家尺度组织阻拦过尺度化,如 IEEE P1901.2、PRIME(基于电力线的智能电饰演进尺度)和 G3,而且这些手艺尺度均供应多种不合的数据速率和频率带宽。各个国家也都派生了不合的 PLC手艺分支 版原来针对自己的电网详细情形阻拦优化。

迄今为止,依然没有一个通用的互操作性尺度来管明智能电网的通讯,也能够或许永世都不会有!

多模

多模也是必备的设置,由于年夜多数应用情形下都请求多个功效同时运转。欧洲和亚洲都市部署的NAN网状拓扑结构须要并发支持 PLC 和 802.15.4g,由于一个节点能够经由历程 PLC 毗连到一个节点,同时经由历程 802.15.4g 毗连到此外一个节点。

超低功耗

虽然插电智能电表有主电源,但不插电计量装备必须要用两节 AA 电池运转 5 到 10 年,这请求余暇和峰值功耗都要阻拦异常仔细的优化。

超低资源

为使智能电表取得快速而普遍的部署,所有 HAN/NAN 通讯模块的物料 (BOM) 资源应在 15 到 20 美元之间。

现有的通讯处置赏罚赏罚妄图应用以硬件为中央的调制解调器。这类调制解调器不克不及升级以跟上尺度的演变和国家特定版本的变换,是以不克不及支持现场更新。

以是多模系统是异构的,由于它们网罗浩荡琐屑、自力的基于硬件的调制解调器。从能耗、性能、资源和面积的角度来看,这类异构处置赏罚赏罚妄图也不够完善。另外它们须要的上市时间也较量长。

为了应用低资源、低功耗的处置赏罚赏罚妄图处置赏罚赏罚这些难题,软件界说调制解调器 (SDM) 应运而生。这些调制解调器应接纳一个统一的高性能处置赏罚赏罚器,而这个处置赏罚赏罚器可以运转多个 PHY 和协定,并具有真实的实时操作系统 (RTOS) 来支持并行义务,同时最年夜限制地增添义务切换和MAC 到 PHY的延迟。

这些无邪通讯引擎的焦点是可编程的DSP架构,如 CEVA-XC5 和 CEVA-XC8,由于支持多种通讯尺度,以是使开发职员能够完成软件界说调制解调器而不用特殊应用硬件。这样使架构不只能延伸上市时间,还能降低风险,由于它们能知足未来的需求,可以在产物生命周期内经由历程现场升级固件,追随尺度的演进。不合国家的手艺需求,经由历程软件层面的定制便可知足,这样的处置赏罚赏罚妄图有更好的规模经济效益,能进一步增添系统处置赏罚赏罚妄图所需的BOM资源。

下一步:“智能化”并毗连其他仪表

为使这些系统更具寻衅性,上图仅显示了三分之一的全球智能电表,即插电电表。

现实上,现在的智能电网主若是关注智能电表,但下一步就是“智能化”并毗连所有其他仪表,网罗水表、热水表和燃气表。

虽然这些其他仪表天天只需用下行链路传输几个字节,而且下行链路传输的数据更少,但它们的互连却比电表更有难度,由于它们没有内置电源,是以须要能耗异常低的电路毗连,可以在电池不另外充电的情形下运转 5 到 10 年。另外他们能够装配在难以到达的地方,如地下室、地下或水下,这些地方吸收无线旌旗暗记能够也有一定难度。是以链路的预算须要异常高,将会决议手艺的选择。出于这些启事,只需蜂窝 MTC(Cat-M、NB-IoT)、LPWAN(例如 LoRa、Sigfox、...)和 WiFi 802.11ah 这些手艺可供选择。
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