人民網

人民網>>財經>>財經專題>>中日技術產業信息網

【智能儀表】(3)需考慮兼容,兩種通信路徑漸成國際標准主流【2】

2012年11月29日11:05    來源:人民網-財經頻道

(注1)燃氣表的目標是10年無需更換電池。

(3)是利用電力線通信,把輸電線作為通信基礎設施的方法。因此,使用這種方法的前提是用於電表。利用輸電線構成1對N的星形網絡傳輸智能儀表的抄表值,並匯集到數據匯總設備。從全球范圍來看,利用的頻帶大多是10千赫∼500千赫左右。傳輸速度雖然不快,僅為每秒數百千比特,但與無線通信相比,這種方式具有不易受傳輸環境變化影響的優勢。而且,因為可以使用已有輸電線作為傳輸媒體,所以還可以降低基礎設施建設成本。但是,由於智能儀表與數據匯總設備是有線連接,因此,與無線相比,容納效率較差,不適合覆蓋大范圍。

在電力線通信的傳輸方式方面,已有了“G3-PLC”、“PRIME”等前景看好的規格。與家用的HD-PLC*等相比,這些規格雖然速度慢,但抗噪性好,適合長距離數據傳輸。G3-PLC是法國電力公司(Electricitede France)的子公司法國電網輸送公司(Electricite Reseau Distribution France),PRIME是西班牙電力企業伊維爾德羅拉公司(Iberdrola)主導開發的技術。其中,G3-PLC已經成為國際標准IEC 61334和IEEE P1901.2,並於2011年12月被國際電信聯盟(ITU)認証為標准規格。

*HD-PLC(High Definition Power LineCommunication):鬆下主導開發的電力線通信方式。特點是利用2M∼28兆赫的頻率,最大數據傳輸速度高達每秒240兆比特。

G3-PLC通過採用正交頻分復用(OFDM)調制方式,實現了最大每秒300千比特的數據傳輸速度,通過利用卷積碼和裡德所羅門碼進行二級糾錯,提高了抗噪性。其優勢在於傳輸距離最大可達6公裡,可以跨變壓器進行通信。現在,開發G3-PLC收發芯片組的美國飛思卡爾半導體、美國美信集成、意法半導體、美國德州儀器、瑞薩電子這5家公司正在進行互連性試驗。美信日本公司多網段專家工藤一彥稱:“物理層的連接性試驗已經結束,MAC層的驗証還在進行之中。”

B路徑

連接智能儀表與家庭、企業中的能源管理系統(EMS)的B路徑如今還在發展之中,實際採用的案例並不算多。各個國家和地區都在對各種各樣的技術進行研究。

現在,B路徑的候選輸技術大致分成近距離無線和電力線通信兩種。這兩種方式採用的技術都與A路徑如出一轍(表1)。

表1:B路徑使用的主要傳輸技術標准

首先,在近距離無線通信標准之中,前景最受看好的是“ZigBee”和“Wi-SUN”。尤其是Wi-SUN,因為其使用的物理層“IEEE802.15.4g”以及MAC層“IEEE802.15.4e”即將成為配備於智能儀表的國際標准,因此在世界市場上很可能得到廣泛使用。除了B路徑之外,估計也會在構筑A路徑的網狀網絡中大量採用。

IEEE802.15.4g是規定物理層,IEEE802.15.4e是規定在物理層上面的MAC層的通信標准,標准化已於2012年3月完成。二者以ZigBee使用的IEEE802.15.4的物理層與MAC層為基礎,為進一步降低功耗,更改了通信順序和收發方式。

能符合多個國家的規定

過去的IEEE802.15.4物理層可以使用的頻率包括868兆赫、902兆赫,以及2.4吉赫頻帶,一級調制方式也僅限於2FSK(868兆赫和902兆赫)和O-QPSK(2.4吉赫頻帶)。

而IEEE802.15.4g支持400兆赫∼2.4吉赫等多種頻帶,調制方式還可以選擇4FSK和OFDM(圖3(a))。能夠使用傳輸速度、傳輸距離、易達性均衡的700M∼900兆赫頻帶域,這是非常大的優勢。美國模擬器件公司日本法人的工業&基礎設施部門工業部RF系統專家椿原潤吾說:“雖然各個國家和地區可以使用的頻帶各異,但是,隻要使用能夠支持各種頻帶的IEEE802.15.4g,就可以在很多國家和地區的智能儀表中配備。”另外,IEEE802.15.4g還設想在IP網絡中應用,最大幀長擴展到了2048個八位組(IEEE802.15.4為127個八位組)。

圖3:面向智能電網制定的近距離無線國際標准“IEEE 802.15.4g”

為了靈活應對各國規定,該標准支持多種頻帶和調制方式(a)。(b)是配備了IEEE802.15.4g收發器IC的無線模塊。由NICT開發。(表:《日經電子》根據IEEE資料制作。攝影:NICT。)

IEEE802.15.4e以IEEE802.15.4的MAC層為基礎,通過增加配合無線收發器之間的通信等待動作與數據收發動作,間歇性進行收發等功能,實現了節能化。前面提到的燃氣公司的工作人員說:“即便是以電池驅動為前提的燃氣表,也有望可以多年無需更換電池進行工作。”另外,美國模擬器件公司和意法半導體公司等已經開發出了能夠支持IEEE802.15.4g/e的RF收發器IC產品,日本信息通信研究機構(NICT)等也在開發智能儀表使用的無線收發器(圖3(b))。(日經能源環境網 供稿) 

(責任編輯:財經實習、劉陽)

新聞查詢  

新聞回顧

      搜索

產業/經營更多>>

能源/環境更多>>

機械/汽車更多>>

數碼/IT更多>>

電子/半導體更多>>

工業設計更多>>