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电力线载波技术与基于OFDM的PRIME和G3方案对比

2014-07-16 17:50
Hsiao Chen
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  PRIME则是由一个供电公司、行业厂家和大学研究所构成的联盟,合作开发一个新型OFDM电力线技术公开标准的产物。该联盟采用一个针对PHY层的系统性设计流程,从满足最基本要求开始。接下来就是从噪音等级、噪音节奏、信号减弱和阻抗模式等要素来对物理媒介进行定义。行业厂家则开发用于这些目的的新型自动化产品,并和供电公司展开了多次合作。由此产生了一个包含了噪音等级、噪音节奏、信号减弱和阻抗模式等要素的大型数据库,和用于电网的精确数据统计模式。

  第二步,他们通过模拟的方法,用这个模式来*估OFDM技术的头实现、带宽分配、子载波数量、子载波调制和误差纠正等多个参数构成的不同组合,并采用新设备在实地测试中来*估最好的方案。经过多次的重复和大量的实地测试,他们根据欧洲电网的情况和供电公司的规格要求,选择出最佳的参数组合。此外,MAC和上端通信层也是由一个包含了晶片供应商、表厂和供电公司的联盟开发出来的。

  经过努力,他们开发出了PHY、MAC和集中通信层。PHY层在临近节点之间收发MPDU。它采用位于CENELECA频段高频率的47.363kHz频率带宽,平均传输速率为70kbps,最大速率可达120kbps。在此条件下,网络中各个节点之间可直接通信的概率为92%。其它时候,路由可以确保100%连接成功。

  MAC层提供了系统接入、带宽分配、连接创建/维护和拓扑分辨等核心MAC功能。

  服务专用型集中层(CL)可以对信息传输进行分类,将其和适合的MAC连接关联起来。它可测定可能包含在MACSDU中的任何数据传输,也可具备有效负载头压缩功能。同时,采用多个子集中层来实现MACSUD中的各种不同的数据传输。

  在基本FSK或BPSK方案中,信息是以单个载波来传输的。传输的波特率取决于带宽的大小,而噪音和选择性减弱会限制通信。而在OFDM方案中,信息是通过多个子载波来传输的。传输的波特率取决于带宽和DBPSK、DQPSK或D8PSK子载波调制的复杂性。通过采用多个子载波、编码和纠错,更好地消除了通信中的噪音和选择性减弱。

  符号的大小是由采样频率以及子载波的数量决定的。符号越大,越能够可靠地抑制脉冲噪音。编码提高了稳定性,但也增加了复杂性和功耗。子载波越多,通信稳定性就越高,但并不意味着波特率也越高。

  G3技术采用36个子载波、0.735ms的分类符号、6.79ms的序和9.5ms的开头,需要重复法和RS纠错来提高通信稳定性。

  PRIME采用了97个子载波、2.24ms的长符号、2ms的序和4.48的开头。为了避免重复法和RS纠错的复杂性,它采用了能效高3倍的符号来提高通信稳定性。这是一个能够提供稳定性但成本更低的方案。

  总之,传统电网在向需要更高级通信能力的智能电网发展。PLC技术是实现必需功能和稳定性的更便利的技术。PLC技术也在朝着OFDM方案变革,而G3和PRIME则是主要的2个方案。

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