國內(nèi)外低壓電力線載波通信應(yīng)用現(xiàn)狀分析

國內(nèi)外低壓電力線載波通信應(yīng)用現(xiàn)狀分析.概述電力線載波通信（PLC）是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式。早在20世紀(jì)20年代，電力載波通信就開始應(yīng)用到10KV配電網(wǎng)絡(luò)線路通信中，并形成了相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。對于低壓配電網(wǎng)來說，許多新興的數(shù)字技術(shù)，例如擴(kuò)頻通信技術(shù)，數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機(jī)控制技術(shù)等，大大提高和改善了低壓配電網(wǎng)電力載波通信的可用性和可靠性，使得電力載波通信技術(shù)具有更加誘人的應(yīng)用前景。為此，美國聯(lián)邦通信委員會FCC規(guī)定了電力線頻帶寬度為100?450kHZ；歐洲電氣標(biāo)準(zhǔn)委員會的EN50065-1規(guī)定電力載波頻帶為3~148.5kHZ。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立為電力載波技術(shù)的發(fā)展做出了顯著的貢獻(xiàn)。利用低壓電力線來傳輸用戶用電數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)及時有效收集和統(tǒng)計，是目前國內(nèi)外公認(rèn)的一個最佳方案。低壓電力線是最為廣泛的一種通訊媒介網(wǎng)絡(luò)，采用合適的技術(shù)充分用好這一現(xiàn)成的媒介，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率是顯而易見的。在20世紀(jì)90年代，一些歐洲公司進(jìn)行涉及電力線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑囼?yàn)，雖然最初實(shí)驗(yàn)效果好壞參半，通信技術(shù)的不斷進(jìn)步與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展帶動了電力線通信的顯著增長。在美國，弗吉尼亞州馬納薩斯市首次開始大范圍部署PLC的服務(wù)，提供抄表、上網(wǎng)等業(yè)務(wù)，速率達(dá)到Y(jié)10Mbp，費(fèi)用為30美元/每月，在該地區(qū)已覆蓋3.5萬城市居民用戶。目前，摩托羅拉公司正在進(jìn)行PowerlineMU計劃，該技術(shù)提高到一個新系統(tǒng)，摩托羅拉的系統(tǒng)只使用居民住宅方面的低壓電力線傳輸，以減少天線效應(yīng)。摩托羅拉公司邀請美國無線電中繼聯(lián)盟參加與這些測試，甚至摩托羅拉在其總部安裝了系統(tǒng)，初步結(jié)果非常樂觀的展示了抗干擾特性。該P(yáng)LC技術(shù)僅用于最后電網(wǎng)分支向室內(nèi)的一段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而信號通過無線電獲取傳到配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，這就限制了從最后這一段到室內(nèi)的信號對周圍地區(qū)的干擾，實(shí)現(xiàn)了居民用戶的電能數(shù)據(jù)采集。在埃及，綜合項(xiàng)目工程辦公室（EOIP）部署了廣泛的PLC技術(shù)應(yīng)用在亞歷山德里亞、法耶德和坦塔。立足于本土開發(fā)的系統(tǒng)，該公司提供了為電力事業(yè)的自動集抄系統(tǒng)，目前該公司擁有大約7萬用戶。20世紀(jì)80年代末至90年代中。在該階段，國內(nèi)部分科研單位和生產(chǎn)廠商進(jìn)行了大量的集中抄表系統(tǒng)組網(wǎng)方式、電力線載波通信技術(shù)的研究和試驗(yàn)工作。這一階段集中抄表系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信方式以PSTN撥號為主，該方式基本滿足當(dāng)時的要求。本地通信方式主要是485總線、電力線載波等，在載波通信調(diào)制方式上，嘗試YFSK、PSK等各種調(diào)制方式。在通信頻帶上，嘗試了窄帶通信和擴(kuò)頻通信。這幾種方式都存在各種不足，485總線過多的分支造成維護(hù)和使用過程中很不方便，通訊可靠性較低,易遭受破壞等。電力線載波通信質(zhì)量較差,抄表成功率較低，能連貫傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)很少。在此階段,電能表以機(jī)械電能表為主,采樣方式主要采用脈沖采樣和機(jī)械采樣,存在一定誤差,系統(tǒng)所采集的電能數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度較低，系統(tǒng)應(yīng)用效果不夠理想。從上世紀(jì)90年代中到2001年，市場和技術(shù)創(chuàng)新相互推動了電子式電能表的快速發(fā)展，電子式電能表的質(zhì)量和功能都得到了很大提高，采樣方式多改為磁敏傳感，并提供RS485數(shù)據(jù)接口。電子式電能表的出現(xiàn)為集中抄表系統(tǒng)抄表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了可靠的保證，此階段采集器向上傳送的信道以電力線載波和無線微功率方式為主，電力線載波傳輸抗干擾問題仍是本階段的技術(shù)難點(diǎn)，無線微功率受傳輸距離、建筑物阻擋、無線干擾等原因影響，抄表成功率也較低。自2003年開始，電力線載波抄表的應(yīng)用進(jìn)入到快速增長的階段。相對于其他通信方式，方便快捷、免除人工與信道使用及維護(hù)成本是電力線載波的最大優(yōu)勢，其發(fā)展前景是非常值得期待的。隨著電力線載波通信物理層調(diào)制/解調(diào)與糾錯技術(shù)的不斷發(fā)展以及半導(dǎo)體集成規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用復(fù)雜數(shù)字信號處理技術(shù)的超大規(guī)模電力線載波通信集成電路所能達(dá)到的抗干擾能力與其前幾代產(chǎn)品相比，有了極大提高。通過信道頻帶自適應(yīng)技術(shù)，維持相鄰?fù)ㄐ殴?jié)點(diǎn)間的可靠傳輸在技術(shù)上已經(jīng)可以達(dá)到。從2005年開始，國內(nèi)幾家大的電表供應(yīng)商開始了以網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元芯片為核心技術(shù)的第三代載波通信產(chǎn)品的研發(fā)。第三代芯片從物理層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層等各個方面的技術(shù)上都有了較為突破性的提高，用于電力線通信的窄帶載波通信芯片以少數(shù)的2?4家國內(nèi)廠家為主，目前應(yīng)主要解決的關(guān)鍵問題就是，任意相鄰節(jié)點(diǎn)的物理層通信保障能力與具有幀中繼控制的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。部分企業(yè)開始采用先進(jìn)的數(shù)字信號處理與信道編碼技術(shù)，對通信頻帶做自適應(yīng)選擇的窄帶調(diào)制/解調(diào)方式，芯片內(nèi)部嵌入式微處理器來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸與信息安全控制等方式提高電力線載波通信芯片的質(zhì)量，應(yīng)用效果有待現(xiàn)場的考驗(yàn)。.國內(nèi)現(xiàn)有載波通訊技術(shù)路線分類現(xiàn)有的低壓載波通信芯片的技術(shù)可以從調(diào)制方式、傳輸速率、帶寬等幾個方面來分類。從技術(shù)發(fā)展的角度來說，電力線載波通信分為傳統(tǒng)的頻帶傳輸技術(shù)和目前流行的擴(kuò)頻通信（SSC）技術(shù)：所謂頻帶傳輸就是用載波調(diào)制的方法將攜帶信息的數(shù)字信號的頻譜搬移到較高的載波頻率上。其基本的調(diào)制方式分為幅值鍵控（ASK）、頻率鍵控（FSK）和相位鍵控（PSK）以及相關(guān)派生的調(diào)制技術(shù)。傳統(tǒng)的載波通信原理的最大弱點(diǎn)就是去噪能力有限；所謂擴(kuò)頻展譜通信是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息所必需的最小帶寬，頻帶的展寬是通過編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，并與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。目前，電力線載波通信常用的擴(kuò)頻技術(shù)主要有：直接序列擴(kuò)頻、線性調(diào)頻Chirp和正交口頻分復(fù)用OFDM等。此外，跳頻FH、跳時TH以及上述各種方式的組合擴(kuò)頻技術(shù)也較為常用。.國內(nèi)目前低壓載波通信芯片現(xiàn)狀3.1.國內(nèi)外主流芯片廠家及相關(guān)參數(shù)在PLC發(fā)展的這么多年里，曾經(jīng)使用過很多技術(shù)，如FSK、PSK、擴(kuò)頻等，也有許多半導(dǎo)體公司推出電力載波芯片，較早有美國的1^?^^和國家半導(dǎo)體公司都曾推出專用芯片，但在經(jīng)過國內(nèi)環(huán)境的試運(yùn)行后很多都已經(jīng)銷聲匿跡了。目前國內(nèi)主流的芯片方案大致有八種，分別為窄帶通信的法國ST7538和美國ECHELON（埃施朗）的PL3120/3150；擴(kuò)頻通信的北京福星曉程、青島東軟、深圳瑞斯康。各個廠家的相關(guān)產(chǎn)品及主要技術(shù)參數(shù)見下表：主要芯片生產(chǎn)廠家瑞士STMicroe-lectronic美國Echelon（埃施朗）北京福星曉程青島東軟公司深圳瑞斯康成立時間規(guī)模198919952000年約占市場30%1993年約占市場60%2003年主要芯片型號ST7538FSKST7540FSK緊湊型PLT-22PL3120PL3150PL3170PL2102PL3105PL3201PL3106ES16T/ES16UPLCi36C/PLCi36MES16W/ES16UHPLCi36Tn/ES16-nIRie3401Rie3501調(diào)制類型窄帶FSK窄帶雙載波頻率DPSK，15位直序列擴(kuò)頻通信FSK63位直序擴(kuò)頻BPSK調(diào)相中心頻率8個可編程的載波頻：60、66、72、76、82、86kHz、110kHz、132kHzCENELECABand：86kHz（第一頻率）、75kHz（第二頻率）CENELECCBand：132kHz（第一頻率）、115kHz（第二頻率）120kHz270kHz132kHz波特率4個可編程的波特率600、1200、2400（缺?。?、4800bp5.4kbp（C-Band）、3.6kbp（A-Band）500bp/250bp可選330bp5.5kbp芯片技術(shù)純物理層芯片，沒有MAC和網(wǎng)絡(luò)層完成物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的功能，支持￡口709.1協(xié)議,純物理層芯片，沒有MAC和網(wǎng)絡(luò)層完成物理層和鏈路層；應(yīng)用層由電表廠家自己開發(fā)完成物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層口3.2.各載波芯片產(chǎn)品的現(xiàn)狀分析3.2.1.法國ST7536/8法國51公司的ST7538是一個半雙工、同步FSK調(diào)制解調(diào)器芯片。它專為低壓電力線傳輸而設(shè)計，有8個通信頻道，內(nèi)部集成了MS功率有避的信號功放，其接收靈敏度很高，在高靈敏度下為500uV?？赟T7538的頻點(diǎn)是根據(jù)歐洲的電力線載波標(biāo)準(zhǔn)來選擇的。歐洲的電力線載波標(biāo)準(zhǔn)把電力線載波的頻段控制在3?184.6kHz之內(nèi)。而ST7538的頻點(diǎn)處于60?132.5kHz的8個頻點(diǎn)上，其中有6個頻點(diǎn)是在60?86.5kHz之間，這是屬于歐洲所講的A頻帶，也就是電力供應(yīng)商所占用的頻段；而95?125kHz的頻段是屬于消費(fèi)類無通信協(xié)議的應(yīng)用；125?140kHz是屬于需要通信協(xié)議的消費(fèi)類電子產(chǎn)品應(yīng)用。在美國，3?535kHz的頻段都屬于一般應(yīng)用，也就是可以用做通用用途。ST7538作為很有代表性的窄帶通訊芯片在家居自動化、智能家電、遠(yuǎn)程抄表等領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。但由于其是一個純物理層芯片，即沒有MAC和網(wǎng)絡(luò)層，又沒有采取針對電力線通信的抗干擾措施，同時又受歐洲載波標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格限制，在我國電網(wǎng)表現(xiàn)不近如人意，目前基本上已退出低壓載波抄表的舞臺。優(yōu)點(diǎn)：（1）一款較為經(jīng)典的FSK調(diào)制的電力線載波收發(fā)器，對基于電力線信道的自動抄表（AMR）的興起作出重大貢獻(xiàn)，特別是在上世紀(jì)90年代中期；（2）載波中心頻率可編程，有8個頻率可供選擇，頻率范圍滿足歐洲、北美、中國等標(biāo)準(zhǔn)。但是，頻率的確定需要硬件電路的配合，也就是說，對于同一類產(chǎn)品只能選擇一個確定的頻率。即只能單一頻率工作；（3）通信波特率可編程，有4種速率可供選擇。但是，同樣對于同一類產(chǎn)品只能選擇一種速率；（4）芯片價格適中。缺點(diǎn)：（1）STMicroelectronic是一個芯片級供應(yīng)商，不提供自動抄表系統(tǒng)解決方案，導(dǎo)致通信設(shè)計與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計脫節(jié)，系統(tǒng)開發(fā)周期長；（2）該芯片與外部的數(shù)據(jù)交換是一個無通信協(xié)議的位傳輸模式，需要后續(xù)（額外）的處理器（MCU）進(jìn)行大量的通信協(xié)議的處理，包括中繼路由算法的實(shí)現(xiàn)，增加了用戶對應(yīng)用系統(tǒng)地開發(fā)難度，這是最致命的缺陷（但這也是它最靈活的一面）；（3）對于電力行業(yè)的電能計量裝置來說，該芯片功能單一，除了按位流模式收發(fā)信號外，沒有對電能計量儀表任何其它的增值支持。美國埃施朗PL3120/3150美國埃施朗（Echelon）公司是LonWork平臺的創(chuàng)立者。該平臺是全球應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)，用于連接如家用電器、溫控器、空調(diào)、電表和照明系統(tǒng)等日常設(shè)備并把它們連接到因特網(wǎng)上。該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)可以支持多種通信介質(zhì)，這其中包括電力線。應(yīng)該講其電力線載波技術(shù)最初主要用于樓宇自動化、工業(yè)控制、監(jiān)控系統(tǒng)等場合，在中國它將其拓展到居民集抄上。目前國內(nèi)用的不多，主要是浙江正泰采用它的方案，其芯片價格較高。3120是一款BPSK調(diào)制解調(diào)的芯片，其內(nèi)部集成有3個處理器，分別完成MAC層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的功能，支持￡1人709.1協(xié)議，。該協(xié)議目前已成為我國的國家標(biāo)準(zhǔn)，其符合標(biāo)準(zhǔn)OSI七層協(xié)議,有完整的橋接,路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制自動化樓宇領(lǐng)域。該芯片還有一個特點(diǎn)是雙載波頻率（Dualcarrierfrequency），當(dāng)首選載頻被噪聲阻塞的時候，獨(dú)特的雙載波頻率功能自動地選擇第二載波頻率傳送。優(yōu)點(diǎn)：（1）采用窄帶雙載頻自動切換通信技術(shù)，利用數(shù)字信號處理的方法克服噪聲干擾和校正信號相位畸變現(xiàn)象，并通過前向糾錯對突發(fā)位錯誤進(jìn)行糾正；（2）PL3120/PL3150實(shí)現(xiàn)了芯片級電力線收發(fā)器結(jié)構(gòu)，完成了從模塊級到芯片級的轉(zhuǎn)化；（3）PL3120/3170芯片內(nèi)部本身支持LonWork網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；而對于大于4KB代碼的應(yīng)用，是PL3150是通過外部程序存儲器ROM來支持LonWork網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用程序。支持LonWork網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是Echelon電力線收發(fā)器的最大特色，雖然該標(biāo)準(zhǔn)是由Echelon本身發(fā)起和創(chuàng)立，并受到美國ANSI的保護(hù)。缺點(diǎn)：口（2）雖然LonWork控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是第一個實(shí)現(xiàn)了OSI的七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對于高速的雙絞線、同軸電纜、光纖、無線通信介質(zhì)是適合的，但是對于低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏€信道來說，協(xié)議過于復(fù)雜、數(shù)據(jù)吞吐量大、效率低下，因此Echelon通過窄帶技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)；口(3)內(nèi)部4K字節(jié)的程序空間和12個I/O端口不能滿足電能計量儀表需求，因此需要外部處理器和其它部件配合。通常，PL3120/PL3150只能作為電力線收發(fā)器來使用。(4)芯片價格昂貴。北京福星曉程曉程是一家半導(dǎo)體設(shè)計廠，同清華的老師合作于2000年前后推出載波ASIC(ApplicationSpecificIntergratedCircuit即專用集成電路)芯片，其集成度比東軟的要高，在國內(nèi)的份額同東軟差不多。PL3105采用的是PSK調(diào)制直序擴(kuò)頻方式，載波頻率為120仁碼元速率5006口，偽碼為15的M序列。由于采用Y0.35umCMOS數(shù)/?；旌现圃旃に?，擴(kuò)頻通信部件內(nèi)的數(shù)字信號處理單元以及復(fù)雜的8/16位微處理器使得它的規(guī)模接近50萬門。它內(nèi)部集成了2路16位的A/D,LED/LCD顯示控制模塊，3個定時器，2個多功能串口。正是由于上述這種大規(guī)模的系統(tǒng)集成，使得應(yīng)用PL3105設(shè)計的新系統(tǒng)具有低成本，低功耗，多功能，高可靠性等傳統(tǒng)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。由于其采用數(shù)字解調(diào)、解擴(kuò)，抗干擾性能好于東軟，在實(shí)際使用中物理層的通信距離較好。但其載波芯片實(shí)質(zhì)是一個帶載波MODEM的單片機(jī)，只有物理層，鏈路層、應(yīng)用層需要各廠家自己開發(fā)，加大了開發(fā)難度和開發(fā)周期；同時由于各廠家的鏈路層協(xié)議不盡相同，出現(xiàn)了同是采用曉程芯片也未必能互聯(lián)互通的尷尬局面。另外，其推出的中繼算法不太實(shí)用也限制了其的發(fā)展。優(yōu)點(diǎn)：(1)芯片集成度較高。將電力線收發(fā)器、MCU、用于電能計量和控制的模塊集成在一個SoC(ytemonchip的縮寫，稱為系統(tǒng)級芯片)芯片之中，這是其最大的優(yōu)點(diǎn)，雖然電能計量部分尚需電力公司計量部門的認(rèn)可，但是，其芯片的功能構(gòu)成基本上能滿足電能計量儀表的數(shù)據(jù)處理、控制、顯示、計時等要求；（2）該公司不僅是芯片提供商，而且也能夠提供電力線載波自動抄表系統(tǒng)中產(chǎn)品級的基本解決方案和一定的技術(shù)支持和服務(wù)；（3）芯片價格適中。缺點(diǎn)：（1）對于一個通信系統(tǒng)來說，僅有物理鏈路層是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要建立一個完整和規(guī)范的通信體系，包括通信的體系結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)性能指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等）、系統(tǒng)的工程化等諸多方面，才能實(shí)現(xiàn)一個穩(wěn)定的、可靠的、高效的、性能優(yōu)良的開放式的通信系統(tǒng)；（2）由于載波通信部分與其外部的數(shù)據(jù)交換是一個無通信協(xié)議的位傳輸模式（PL3201僅是字節(jié)交換模式），這樣加重了應(yīng)用系統(tǒng)MCU的數(shù)據(jù)交換的負(fù)擔(dān)，另外，MCU仍需要進(jìn)行大量的通信協(xié)議的處理和中繼路由算法的實(shí)現(xiàn)，更加劇了MCU處理難度和處理效率，必然會造成對應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)和通信系統(tǒng)響應(yīng)的沖突問題。青島東軟青島東軟采用的技術(shù)是軟件直序擴(kuò)頻體制，其主要特點(diǎn)是：FSK調(diào)制方式，信號頻率為270K，直序列擴(kuò)頻通信技術(shù)口軟件相關(guān)器和匹配濾波器，63位碼序列BFSK調(diào)制，半雙工通信模式碼速率高達(dá)20.8k波特口自適應(yīng)數(shù)字信號處理和模糊處理技術(shù)高效率前向糾錯高效率的幀中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，支持3級中繼深度該公司是國內(nèi)較早對低壓載波進(jìn)行投入的廠家，目前市場分額較大。東軟的載波芯片包含了物理層和鏈路層，電表廠家只要開發(fā)應(yīng)用層即可，因此其芯片兼容性較好，能夠做到東軟芯片之間的互聯(lián)互通，另外只需開發(fā)應(yīng)用層也使得電表廠家的開發(fā)難度降低；同時東軟的中繼算法符合工程實(shí)際，在實(shí)際使用中效果較好。優(yōu)點(diǎn)：（1）在其載波通信芯片基礎(chǔ)上構(gòu)建起的載波計量儀表、智能集中器、主站抄表管理系統(tǒng)三層自動抄表系統(tǒng)，在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、實(shí)用性等方面表現(xiàn)較好；（2）由于其載波通信與電能數(shù)據(jù)處理的緊密結(jié)合和芯片的系列化，對保證計量數(shù)據(jù)的一致性和數(shù)據(jù)交換的可靠性有利，也便于載波計量儀表的大規(guī)模生產(chǎn)、調(diào)校和管理；（3）在中繼路由算法研究方面獨(dú)樹一幟，通過高效的、自適應(yīng)的、全自動的配電網(wǎng)絡(luò)中繼路由算法，自動感知配電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并能動態(tài)地適應(yīng)配電網(wǎng)絡(luò)的變化，綜合保證了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；（4）芯片價格適中。缺點(diǎn)：（1）對智能化電能計量儀表的“一片式”解決方案支持不足。智能電能計量儀表應(yīng)具有三個主要的特征，即分時計量、預(yù)付費(fèi)控制和自動讀表；分時計量的目標(biāo)是削峰填谷，優(yōu)化電網(wǎng)，其實(shí)現(xiàn)需要高精確度的時鐘RTC和MCU的支持；預(yù)付費(fèi)控制是解決收費(fèi)的問題，需要MCU進(jìn)行計量和控制；自動讀表功能是一種遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交換技術(shù)，用于計費(fèi)、收費(fèi)和營銷管理。同時，具有LCD顯示、防竊電等輔助功能。因此，一個電力線載波智能電能計量儀表芯片，應(yīng)包括載波通信單元、高速M(fèi)CU單元或CPU單元（功能開發(fā)）、實(shí)時時鐘RTC、LCD驅(qū)動、電能計量單元（防竊電）、大量的I/O控制端口、加密模塊（保證安全）、低功耗特性等方面?？冢?）信號輸出功率相對較低。雖然輸出低功率信號對電網(wǎng)污染小是一個優(yōu)點(diǎn)，但是，由于載波信號的高衰減特性，應(yīng)當(dāng)在滿足要求的條件下，盡量提高一些信號發(fā)送功率來保證通信能力的一定提高。深圳瑞斯康針對中國復(fù)雜的電力網(wǎng)環(huán)境，瑞斯康突破了傳統(tǒng)電力線載波通信技術(shù)單向的、點(diǎn)對點(diǎn)通信模式，引入了網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)的概念，增加了自動路由協(xié)議層，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的每個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備成為一個具備路由功能的通信節(jié)點(diǎn)，從而確保了各聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間實(shí)時、準(zhǔn)確和高效的通信效果，使電子設(shè)備和各類電器的大規(guī)模分布式監(jiān)視和控制成為可能。瑞斯康公司的電力載波技術(shù)是基于當(dāng)前國際上應(yīng)用最為廣泛的LONWORKS標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，具有完善的通信協(xié)議及強(qiáng)大的自動組網(wǎng)，路由等功能，為遠(yuǎn)程自動抄表當(dāng)前的需求以及將來應(yīng)用的擴(kuò)展提供了堅實(shí)的平臺。瑞斯康公司的芯片采用132kHz頻點(diǎn)，主要是參照了相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)EN50065T-2001和EIA709.2-A-2000。瑞斯康公司的芯片的物理層即按照以上兩個國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，采用BPSK（=相相移鍵控）調(diào)制方式、載波主頻132kHz，波特率5.5/口，3dB帶寬為6kHz，為窄帶調(diào)制。口主要特點(diǎn)：符合EIA-709.2、EN50065T等國際標(biāo)準(zhǔn)口載波信號調(diào)制方式：BPSK可編程載波頻率，可編程通信速率最高可達(dá)11KBit/脈沖干擾抑制以及信號質(zhì)量監(jiān)測IDC模塊：調(diào)度和管理芯片與外界的控制信號和數(shù)據(jù)傳輸獨(dú)立式工作模式：形成UART透明傳輸模式嵌入式工作模式：與外接乂“完成更多通信功能可讀內(nèi)部多中斷源編碼優(yōu)點(diǎn)：（1）動態(tài)組網(wǎng)、智能路由方式使組網(wǎng)效率大大提高，抄收時間更加穩(wěn)定，做到了整個系統(tǒng)可靠實(shí)時通訊；（2）通訊速率為5.5仁基本上是目前產(chǎn)品的9倍以上，受到干擾的概率大大減少。（3）采用對等網(wǎng)絡(luò)：對等網(wǎng)絡(luò)采用Lonwork協(xié)議，所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地位平等，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都相當(dāng)一個集中器，可以主動將開蓋、故障信息等主動上傳至集中器。（4）內(nèi)嵌便于用戶應(yīng)用開發(fā)的高速CPU，能滿足用戶的自主開發(fā)需求。缺點(diǎn)：（1）公司的新產(chǎn)品應(yīng)用現(xiàn)場較少，實(shí)用性有待驗(yàn)證；（2）新產(chǎn)品采用的第三代技術(shù)尚未成熟，需進(jìn)一步改進(jìn)。載波電表生產(chǎn)廠家對各廠家芯片的應(yīng)用情況根據(jù)各廠家應(yīng)用情況,認(rèn)為從目前來看,無論是FSK,BPSK還是擴(kuò)頻,單純從調(diào)制技術(shù)在理論上的優(yōu)劣差異都很小,性能的區(qū)別只在于發(fā)送和接收的處理機(jī)制的區(qū)別上,也就是說沒有不好的調(diào)制理論,只有不好的算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計，因此進(jìn)一步提高物理層的通信能力即使采用新的調(diào)制技術(shù)也很難實(shí)現(xiàn)；提高發(fā)送功率和靈敏度也行不通。這樣也就只有利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的原理，采用中繼和路由的方法提高通信的可靠性和實(shí)時性。目前自動路由技術(shù)的最大難度在于系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治觥Ｒ驗(yàn)檫@里不僅需要設(shè)計一個可靠的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鏊惴?；更困難的是這個分析算法必須適應(yīng)完全隨機(jī)、自由動態(tài)變化的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；因?yàn)樾聭魣笱b、定期校驗(yàn)、壞表更換、元器件老化、甚至電網(wǎng)負(fù)載波動、氣候變化、用戶人為破壞，都有可能改變或破壞已經(jīng)計算好的電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。從網(wǎng)絡(luò)層通信的理念分析，低壓載波通信的中繼通信與網(wǎng)絡(luò)的路由概念，具有相似的地方。它們具有相同的轉(zhuǎn)發(fā)與路徑的概念。但它們在通信穩(wěn)定性與路徑的動態(tài)性方面，又有截然不同的內(nèi)涵！相比之下，由于信道影響的復(fù)雜性與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的多樣性、時變性，低壓載波集抄系統(tǒng)的中繼通信，就復(fù)雜多了！認(rèn)為下一步載波研究重點(diǎn)將放在自動路由算法的設(shè)計。在載波芯片的選擇上與國內(nèi)幾大主流廠商都有合作，但目前應(yīng)用最多的主要是青島東軟和福星曉程。各類芯片應(yīng)用技術(shù)存在的主要問題隨著電力載波通信物理層調(diào)制/解調(diào)與糾錯技術(shù)的不斷發(fā)展以及半導(dǎo)體集成規(guī)模的不斷擴(kuò)大，采用復(fù)雜數(shù)字信號處理技術(shù)的超大規(guī)模電力載波通信集成電路所能達(dá)到的抗干擾能力與其前幾代產(chǎn)品相比，有了極大提高。通過信道頻帶自適應(yīng)技術(shù)，維持相鄰?fù)ㄐ殴?jié)點(diǎn)間的可靠傳輸已經(jīng)完全可以達(dá)到。有了上述基礎(chǔ)，通過載波通信集成電路內(nèi)嵌的網(wǎng)絡(luò)傳輸/控制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)以配電變壓器為單位的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無障礙數(shù)據(jù)傳輸（抄表）已經(jīng)進(jìn)入到實(shí)用化階段。由于低