窄带电力线通信(NB PLC)解决方案介绍(TI 文档)
Application Report
ZHCA433 – April 2012
TI窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍董超（Knight Dong）MCU FAE Team
摘要
窄带电力线通信（NB PLC）是指通过使用已有的电力线设施作为通信媒介实现窄带通信的方法，可以替换无线或者其它类型的有线通信标准，从而获得更好的成本效益。NB PLC可以作为智能监控的手段应用在工业领域，例如智能电表（smart metering）。目前，NB PLC已经有行业联盟协议（IEC
61334, PRIME, G3）和调制方式（FSK, S-FSK, OFDM）可以使用。同时，电子行业的两大国际标准委员会（ITU-T, IEEE）也在制定电力线通信的国际标准，其中ITU-T G.hnem基于PRIME；IEEE
P1901.2基于G3。鉴于此，TI提供了灵活的开发平台给电力线通信的开发商，从而帮助企业简化设计，允许针对不同工作条件而进行优化，能够容易地进行调整以遵循不断演进的标准。
目录
1PLC简介 (2)
1.1PLC的分类及其频带与调制方式 (2)
1.2PLC的应用及其优势 (3)
1.3PLC面临的挑战 (4)
2TI窄带PLC解决方案的设计 (4)
2.1PLC软件的模块化 (4)
2.2PLC硬件的模块化 (5)
3总结 (7)
4参考 (8)
图形
图1 窄带PLC在欧洲的频带划分 (2)
图2 窄带PLC的调制方式 (2)
图3 PLC解决方案的应用领域 (3)
图4 TI的PLC解决方案软件框图 (5)
图5 TI的PLC硬件开发工具 (5)
图6 TI的PLC硬件开发框图 (6)
图7 TMS320F28069性能及外设资源 (6)
图8 AFE031典型应用原理图 (7)
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2 TI 窄带电力线通信（NB PLC ）解决方案介绍
1 PLC 简介[1]
1.1 PLC 的分类及其频带与调制方式
PLC 技术总体上可以划分为宽带（Broadband ）PLC 和窄带（Narrowband ）PLC 两大类。前者适用于Internet 互联网这类高速广域网连接，采用OFDM 调制方式，目前HomePlug 联盟制定的标准成为国际主流；后者适用于侧重低成本、高可靠性而只需要窄带控制或者低带宽数据采集的场合。目前，适用于NB PLC 的PRIME 、G3标准已经进入实际部署阶段；而IEEE P1901.2以及ITU-T G.hnem 两大国际标准即将制定完成。
图1 窄带PLC 在欧洲的频带划分 NB PLC 的频带由各个国家的频带管理机构来指定和划分。图1给出了由CENELEC 定义的欧洲的NB PLC 频带划分方式。
美国由FCC 机构定义的NB PLC 频带为单一的10 kHz – 490 kHz 这段较宽的频率段，媒体接入协议由PLC 标准来定义。同时，也指定了HomePlug 标准所使用的宽带PLC 的频带为2–30 MHz 。日本由ARIB 机构定义的NB PLC 频带为10 kHz – 450 kHz 这段频率段。而在中国，EPRI 更倾向于使用3–90 kHz 这段频率；而3–500 kHz 这段单一的频率段如何使用并没有规定。
NB PLC 的调制方式主要有FSK,S-FSK,OFDM 。图2分别给出了IEC 61334、G3、PRIME 这三个NB PLC 标准所使用的调制方式以及相应的最大通信速率和应用层接口。
图2 窄带PLC 的调制方式
ZHCA433 TI专注于基于OFDM调制的NB PLC技术的研发和推广。原因主要在于以下几点：1）低于500 KHz 的PLC信号能够穿过变压器，这具有很好的传播特性；2）NB PLC在使用MCU或DSP实现时具有较好的成本效益；3）在窄带干扰（NBI）和短脉冲干扰（Impulse）下有很强的健壮性（Robust）；
4）频率选择性信道的响应（阻抗特性）较好；5）能够与已有的技术（FSK, S-FSK）共存；6）TI在OFDM软件方面有很好的积累，软件库能够得以重用并且能够在不同的MCU系列之间移植从而实现成本和性能的平衡。
1.2 PLC的应用及其优势
PLC能够在电力线上传输数据，这样就为许多的应用领域提供了一种具有成本效益的通信方式。由于不需要在互联的设备直接安装额外的线缆，PLC显著的降低了系统成本、增加可靠性，同时能够实现有效的通信。
PLC技术能够利用已有的电力线基础设施，这使得它在智能电网（Smart Grid）领域占据着优势的技术地位。在智能电表领域，NB PLC提供了一种稳健的能够替代无线通信的方式，能够满足带宽、功耗和成本的要求。NB PLC已经有不同的标准，其数据率也从1.2Kbps到最高128Kbps不等，能够满足数据采集、照明控制、家庭自动化等应用的带宽要求。这样，NB PLC将是一种非常有吸引力的能够作为智能电网通信基础设施的技术。
最终，电力事业公司（Utility Companies）通过使用PLC技术将能够持续的监控一天之中终端用户设备或者应用的不断更新的（up-to-date）用电情况，从而有针对性的给出电力定价策略用于鼓励消费者调整用电习惯，达到削减电网峰值负载、避免建设更多的发电厂目的。
同样的，PLC技术使得在照明控制、家居和建筑物的供热和空调系统自动化、安全等系统中实现更加智能化的管理成为可能。只要系统连接到供电网络，它的效率和运行状况就能够被智能地管理和改
进。图3给出了PLC解决方案能够适用的应用领域，例如智能电网（Smart Grid）、街灯照明
（Street Lighting）、智能电表（Smart Meter）、太阳能（Solar Energy）、风能（Wind Energy）、家居自动化（Home Automation），等。
图3 PLC解决方案的应用领域
TI窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍 3
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1.3 PLC面临的挑战
开发一种有效的PLC实现会面临许多的挑战，例如，电力线固有的噪声；需要健壮的架构来确保数据可靠性；每种应用和运行环境都是不同的，需要开发者优化设计来适应各种因素。
PLC实现的功能过于固定化将会限制其应用领域；而且，由于PLC的标准还没完全确定仍然在不断演进中，这也是一种冒险性的设计策略。开发者需要灵活性的平台，这将能够针对每种应用的特定需求来优化设计，同时也能够适应新的标准和新兴的市场机会。这样，PLC的知识产权可以在多种应用得以重用，进而在应对不断扩展的市场机会时能够加速开发进程、缩短产品上市时间。
硬件和软件的模块化设计是达到开发平台灵活性的关键部分。通过把复杂的PLC系统分解成一些独立的子系统，可以允许开发者在不必完全重新设计整个系统的情况下改变设计的某一方面，例如调制方式或者通信协议。
?调制方式：硬件层的灵活性使得开发者可以针对某种特定的应用实现最有效的调制方式。例如，窄带通信可以使用扩展频移键控（S-FSK）和正交频分复用（OFDM）。
?通信协议：为了实现互操作性，设备必须遵循特定的协议标准。在灵活的平台之上，开发者可以方便地实现所有流行的PLC标准，例如SFSK (IEC61334)，PRIME和G3；同时，能够使得设备
随着标准的演讲而保持更新。此外，由于不需要完全地重新设计硬件和固件，把设计移植到新应
用或协议的过程也将变得简单。
?遵循本地规章：各个国家对“绿色电子产品”的热情支持催生了通信规章（CENELEC，FCC，ARIB等），这将给智能电网（Smart Grid）和其它以PLC为基础的应用带来深刻的影响。开发者
需要工具来确保设备满足规章要求，同时帮助他们尽快地通过测试，以获得批准使产品尽快上
市。
2 TI NB PLC解决方案的设计
TI的NB PLC解决方案使得开发人员不必关心其设计的复杂性，降低了PLC在很多工业应用领域的使用门槛。TI NB PLC解决方案的高效和灵活使得客户能够快速的针对特定的应用需求进行差异化和定制化设计。基于独特的模块化硬件架构和灵活的软件框架，TI的PLC解决方案是目前业界唯一的在单一的平台能够支持多种标准和调制方式的技术。
2.1 PLC软件的模块化[1]
如图4所示，TI的PLC软件（plcSUITE ?）提供了功能强大的框架使得开发者能够快速的开发PLC 实现并且测试其健壮性。软件平台的灵活性允许开发者把调制实现、协议设计、应用开发分隔开来。
开发者可以利用图形接口（GUI）方便地对PLC关键的性能参数可视化和调整。TI的NB PLC解决方案在同一个硬件平台可以支持多种调制方式和协议标准。
4TI窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍
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TI 窄带电力线通信（NB PLC ）解决方案介绍
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图4 TI 的PLC 解决方案软件框图 2.2 PLC 硬件的模块化
图5 TI 的PLC 硬件开发工具 TI 灵活的NB PLC 硬件平台使得开发变得更加简单。如图5所示，PLC 硬件开发工具由模拟前端
（AFE ）、MCU 卡、基座（Docking Station ）组成。开发平台的模块化设计允许开发者容易地调整系统的硬件能力来满足不同的PLC 通信指标。例如，TI 除了支持PRIME 和G3标准外，通过
FlexOFDM ?库还支持私有的、完全可编程的基于OFDM 的系统；开发者能够针对特定的运行环境来优化性能和稳定性，进而进一步地提高效率。如果有需要，还可以通过配置工作频带和数据发送的频点来快速地定制OFDM 实现；这些改进可以独立于协议和应用层软件。一旦设计、验证完成，开发者可以通过把各个模块集成到单个硬件板（SOM ）来降低硬件成本[1]。
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6 TI 窄带电力线通信（NB PLC ）解决方案介绍
图6 TI 的PLC 硬件开发框图 如图6所示，TI NB PLC 系统的核心是包括耦合电路在内的模拟前端、用于数字调制和网络实现的处理器。处理器主要实现调制解调等信号处理、媒体接入控制（MAC ）、网络层处理（路由、IPV6
等）、应用层实现。处理器的内存及运算能力决定了所能够处理的信号带宽以及所能够达到的数据速率。
为了降低成本同时提高性能，TI 增加TMS320C2000 MCU 指令集，新增加的指令集由紧耦合的协处理器---VCU （Viterbi, Complex Math, CRC Unit ）单元来实现。VCU 通过增加针对复数运算、维特比译码、CRC 计算的汇编指令来增强C2000 MCU 的处理能力。新增的VCU 指令集能够加速物理层
OFDM 信号的处理和MAC 层数据包CRC 的计算[4]。TMS320F28069的性能和外设资源如图7所
示。
图7 TMS320F28069性能及外设资源 高性能、集成的模拟前端（AFE031），如图8所示，主要用来滤波、调理、放大信号，同时耦合调制信号到传输线。高性能的AFE 需要具备下列特点：能够大电流来驱动低阻抗电力线；能够通过高压电容和变压器来耦合信号到电力线；能够检测小到20UV rms 的信号、具有宽范围的增益选项来适应可变的输入信号。因此，设计NB PLC 的模拟前端（AFE ）非常具有挑战性。使用AFE031能够帮助设计者简化设计高性能模拟前端的工作，设计者只需专注于电路设计（例如，电力线耦合接口、电路保护等）和PCB 的温度设计。
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TI 窄带电力线通信（NB PLC ）解决方案介绍 7
AFE031是集成的、高性能的适用于电力线通信的模拟前端芯片，由许多功能块组成，能够被MCU 无缝地连接和驱动。如图8所示，AFE031的发送通路（Transmitter ）从MCU 通过SPI 接收数字信号，由内部DAC 转换成模拟信号，经过滤波和功率放大，通过耦合变压器驱动AC 电力线。AFE031的接收通路（Receiver ）从AC 电力线接收模拟信号，滤除噪声，通过可编程增益放大器（PGA ）放大，经过ADC 转换成数字信号输入到MCU 处理[3][5]。
图8 AFE031典型应用原理图 3 总结 TI 持续地在智能电网和智能电表技术领域加大投资，在Dallas 建立了PLC 研发中心，以市场上最灵活的NB PLC 解决方案引领该行业。TI 在NB PLC 领域非常的活跃，是PRIME 联盟（www.prime-
https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html, ）的核心会员。TI 基于PRIME 标准的解决方案在世界各地区都进行了成功的MAC/PHY 层的现场测试，且已经通过认证，交付客户开始了大规模部署。 目前，TI 在即将制定完成的两大窄带PLC 国际标准中（IEEE P1901.2，ITU-T G.hnem ）发挥着不容忽视的作用。在2011年1月份，TI 、MAXIM 与法国的ERDF 公司合作向美国机动车工程师学会
（SAE ）的PEV 委员会提交了J2931-3 NB PLC 技术标准，该标准基于即将制定完成的IEEE P191.2国际NB PLC 标准（https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html,/groups/1901/2/）。J2931-3规范电动汽车(Plug-
In Electric Vehicle, PEV)和电动汽车充电服务设备(Electric Vehicle Service Equipment, EVSE )之间在充电时的通信[2]。
通过利用已有的电力线设施作为传输数据的链路，PLC 在许多应用领域都是最有成本效益的通信方式，够改变我们监视和控制世界的方式。开发者利用TI 灵活而成熟的窄带PLC 解决方案将能够加快其具有PLC 特性的产品上市时间。
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8 TI 窄带电力线通信（NB PLC ）解决方案介绍
4 参考 [1]. TI Delivers Flexible Power Line Communications Solutions, Olivier Monnier
[2]. Automotive qualified J2931/3 reference design achieves affordability, robustness, and high performance communications between the PEV and EVSE, Don Shaver, https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html,/autorem%20paper%20r4.pdf
[3]. Analog Front-End Design for a Narrowband Power-Line Communications Modem Using the AFE031, Ed Mullins, Anass Mrabet
[4]. TMS320F28069, https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html,/product/tms320f28069
[5]. AFE031, https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html,/product/afe031
[6]. G3-PLC Alliance “G3 Physical Layer Specification ”, https://www.360docs.net/doc/3a8582025.html,/technical-information
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窄带电力线通信技术-longsy
1.窄带电力线通信技术： 1）中压窄带载波一般采用10-500KHz频段 2）速率150-2400bps，采用OFDM调制可达100kbps以上 3）传输距离较长，架空线路距离大于10km 4）调制技术FSK、PSK，新型技术采用OFDM 近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家企业专注于技术开发和应用，采用 的技术主要有扩频加窄带频移键控（FSK）、扩频加窄带相移键控（PSK）、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路 灯控制等领域均有大规模的应用。 国内比较主流的低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如错误！未找到引用源。所示： 表 1国内比较主流的低压电力线窄带载波应用现状 除了以上低压电力线载波通信方案，近两年在国家电网集中招标中也出现过100kHz、175kHz、300kHz 等多种频率方案，由于大部分通信厂家采用各自的企业标准，频率选择、调制方式、传输技术及组网技 术各有特点，难以实现互操作问题。 国内窄带电力载波通信技术发展现状 一、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。 1.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。 2.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。 3.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。 4.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。 二、国内载波芯片产品分析
窄带物联网_NB-IOT技术讲解
目录NB ‐IoT 的组建方式和优势一 物联网现状NB ‐IoT 与eMTC 物联网二 三 四NB ‐IoT 的经典应用—OFO 共享单车
物联网（IoT ）是目前发展十分快速的一个新兴行业 物联网技术在行业应用比例逐年提高物联网业务比例虽然还小，但增长迅速 一物联网现状
LPWA（Low Power Wide Area）类业务：物联网世界存在?量的传感类、控制类连接需求，这些连接速率要求很低，但对功耗和成本?常敏感，且分布很?、海量，现有3G/4G技术从成本上无法满?需求；目前2G虽然已在承担?部分对功耗要求相对不?的业务需求， 但明显还有?量需求无法满?，也不是长期发展的?案
目前在3GPP规范中有三种关于物联网的无线连接技术，一种是NB‐IoT(窄带物联网)，第二种是ECGSM，第三种是eMTC。ECGSM是基于GSM(2G)技术的。 由于GSM网络慢慢的退化，本文中不在讲解ECGSM。 物联网技术是低功耗广域网（LPWAN）的天下，NB‐IoT与eMTC同属低功耗广域 网技术，两者在技术上互有优劣。
NB ‐IoT ：窄带物联网（Narrow Band Internet of Things ） eMTC ：LTE ‐M ，即LTE ‐Machine ‐to ‐Machine ，是基于LTE 演进的物联网技术， 在R12中叫Low ‐Cost MTC ，在R13中被称为LTE enhanced MTC ，即eMTC ，旨在基于现有的LTE 载波满足物联网设备需求。 注：R12与R13区别请参考《LTE 小基站优化：3GPP 演进到R13》 当然我们只知道低功耗是NB ‐IoT 、eMTC 这两种窄带LPWA 技术的核心特点之一，那么他们是怎么做到低功耗的呢? PSM 、eDRX 可以说是NB ‐IoT 和eMTC 低功耗的左膀右臂。 二NB ‐IoT 与eMTC 物联网
电力线载波通信系统解读
摘要 电力线载波通信是以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。这次的课程设计通过电力线在波芯片设计一个电力线载波通信系统。 电力线载波通信具有广阔的应用前景但由于电力线的噪声和干扰对信道的污染很大，严重影响了低压电线载波通信的质量。本文就电力线载波通信的优点缺点及发展现状进行了讨论，并分析了电力信道的噪声分类，特性及对我们信号的影响。以及我们对噪声的滤波耦合等。并且详细的介绍了电力线载波通信的具体实现形式方法和步骤最终形成一个系统达到我们的要求。 课程设计选用青岛东软的SSC1641的电力线载波芯片该芯片具有调制解条，a/d，d/a通信的功能，该芯片直接对信号数字信号处理，极大地提高了通信的可靠性。文中包括了他的外围电路，信号放大，耦合，滤波等最终实现功能。 实现了接收电力线的含有噪声的信号，然后对这个信号滤波模数转换等处理后通过串行通信的方式发送到过单片机，单片机经过数据处理后通过LCD1602显示出来，并且也通过串行通信发送到PC机显示出来。PC机或开关电路输入信号经过SSC1641处理后通过电力线发送。这样一个系统阶完成了接收与发送信号，形成了一个通信系统。 关键字：电力线载波通信系统SSC1641 调制解调 1、绪论 1.1设计任务及要求 电力线载波通信系统设计基本要求：下图一个电力线载波通信模块的结构组成，请看懂，并查阅资料了解电力线载波通信的原理和电力线载波芯片的技术资料。根据系统结构，完成载波芯片外的其他器件选型、配套硬件电路设计（包括原理图、PCB图）、软件设计和仿真调试。系统至少具备以下特性： 1）开关量输入和输出各5路； 2）系统24V供电； 3）具有通信状态指示功能； 4）有232、485或USB有线通信接口； 5）断电继续工作能力； 6）其他自己发挥的功能。
TI 窄带电力线通信(NB PLC)解决方案介绍
TI 窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍 作者：董超（Knight Dong），MCU FAE Team 摘要 窄带电力线通信（NB PLC）是指通过使用已有的电力线设施作为通信媒介实现窄带通信的方法，可以替换无线或者其它类型的有线通信标准，从而获得更好的成本效益。NB PLC 可以作为智能监控的手段应用在工业领域，例如智能电表（smart metering）。目前，NB PLC 已经有行业联盟协议（IEC61334, PRIME, G3）和调制方式（FSK, S-FSK, OFDM）可以使用。同时，电子行业的两大国际标准委员会（ITU-T, IEEE）也在制定电力线通信的国际标准，其中ITU-T G.hnem 基于PRIME；IEEEP1901.2 基于G3。鉴于此，TI 提供了灵活的开发平台给电力线通信的开发商，从而帮助企业简化设计，允许针对不同工作条件而进行优化，能够容易地进行调整以遵循不断演进的标准。 1. PLC 简介[1] 1.1 PLC 的分类及其频带 PLC 技术总体上可以划分为宽带（Broadband）PLC 和窄带（Narrowband）PLC 两大类。前者适用于Internet 互联网这类高速广域网连接，采用OFDM调制方式，目前HomePlug 联盟制定的标准成为国际主流；后者适用于侧重低成本、高可靠性而只需要窄带控制或者低带宽数据采集的场合。目前，适用于NB PLC 的PRIME、G3 标准已经进入实际部署阶段；而IEEE P1901.2 以及ITU-T G.hnem 两大国际标准即将制定完成。
NB PLC 的频带由各个国家的频带管理机构来指定和划分。在中国，EPRI 更倾向于使用3–90 kHz 这段频率；而3–500 kHz 这段单一的频率段如何使用并没有规定。 TI 专注于基于OFDM 调制的NB PLC 技术的研发和推广。原因主要在于以下几点：1）低于500 KHz的PLC 信号能够穿过变压器，这具有很好的传播特性；2）NB PLC 在使用MCU 或DSP 实现时具有较好的成本效益；3）在窄带干扰（NBI）和短脉冲干扰（Impulse）下有很强的健壮性（Robust）；4）频率选择性信道的响应（阻抗特性）较好；5）能够与已有的技术（FSK, S-FSK）共存；6）TI 在OFDM 软件方面有很好的积累，软件库能够得以重用并且能够在不同的MCU 系列之间移植从而实现成本和性能的平衡。 1.2 PLC 的应用及其优势 PLC 能够在电力线上传输数据，这样就为许多的应用领域提供了一种具有成本效益的通信方式。由于不需要在互联的设备直接安装额外的线缆，PLC 显著的降低了系统成本、增加可靠性，同时能够实现有效的通信。 PLC 技术能够利用已有的电力线基础设施，这使得它在智能电网（Smart Grid）领域占据着优势的技术地位。在智能电表领域，NB PLC 提供了一种稳健的能够替代无线通信的方式，能够满足带宽、功耗和成本的要求。NB PLC 已经有不同的标准，其数据率也从1.2Kbps 到最高128Kbps 不等，能够满足数据采集、照明控制、家庭自动化等应用的带宽要求。这样，NB PLC 将是一种非常有吸引力的能够作为智能电网通信基础设施的技术。 同样的，PLC 技术使得在照明控制、家居和建筑物的供热和空调系统自动化、安全等系统中实现更加智能化的管理成为可能。只要系统连接到供电网络，它的效率和运行状况就能够被智能地管理和改进。图1 给出了PLC 解决方案能够适用的应用领域，例如智能电网
PLC电力线通信技术简介
什么是PLC? 通常，我们上网的方式一般有：利用电话线的拨号?xdsl方式；利用有线电视线路的cable modem方式，或利用双绞线的以太网方式。 现在，我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是plc！plc的英文全称是power line communication，即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得plc具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45mbps的高速网络接入，来浏览网页?拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据?语音?视频，以及电力于一体的"四网合一"！另外，可将房屋内的电话、电视、音响、冰箱等家电利用plc连接起来，进行集中控制，实现"智能家庭"的梦想。目前，plc 主要是作为一种接入技术，提供宽带网络"最后一公里"的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。 plc的技术原理 plc利用1.6m到30m频带范围传输信号。在发送时，利用gmsk或ofdm调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5m~45m之间。plc设备分局端和调制解调器，局端负责与内部plc调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的internet。典型的plc网络如下图： plc的优点
1．实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。 ２．范围广电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。plc 可以轻松地渗透到每个家庭， 为互联网的发展创造极大的空间。 3．高速率 plc能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在 4.5m~45mbps之间。远远高于拨号上网和isdn，比adsl更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的plc产品正在研制之中。 4．永远在线 plc属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！ 5．便捷不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有plc带来的高速网络享受！ plc的应用 1．可以为用户提供高速internet访问服务、话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择。 2．通过与控制技术的结合，为在现有基础上实现"智能家庭"提供有力支持。利用电力线路为物理媒介，可将遍布住宅各角落的信息家电、pc等连为一体，接入internet，实现远程、集中的管理控制。 3．不用额外的布线，就可将家中的多太电脑连接起来，组建家庭局域网。 4．实现远程水、电、气等的自动抄表，一张收费单就可解决用户生活中的所有收费项目。 5．利用plc的"永远在线"特点，构件防火、防盗、防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统。 主要介绍PIC技术在智能家居系统中的运用，给出PLC网络化控制系统的结构．描述智能家居系统控制端设备和局端设备的设计方法．以厦设备的电磁兼容性。该系统实现了家电智能 控制、安防控制和上网功能。 目前，中国的智能家居系统以智能安防为主，正逐渐向家电的网络化控制延伸。如何更有效地解决安防、家电智能控制、上网等问题，逐渐成为研究的热点。电力线通信(Power Line Communication，PLC)，是指利用中、低压电力线作为通信介质，实现数据、语音、图像等综合业务传输的通信技术。利用PLC实现智能家居的网络化控制无需架线，不破坏住宅结构，连接方便、快捷，是智能家居网络化控制的理想选择。本系统采用Intcllon公司的INT5200芯片作为电力载波芯片，网络数据由与家电设备相连的电力线传送，并通过HomePlug协议实现交互，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用技术进行调制解调，从而实现家电控制、PLC上网和家庭安防。
窄带物联网 IoT 的蜂窝技术
是德科技 窄带物联网（NB-IoT）： 打造超连接物联网的蜂窝技术 应用指南
物联网设备和低功耗广域网技术介绍 物联网（IoT）已经开始走入现实，到 2020 年，预计将有数十亿的服务和设备实现随时随地互 联。智能家居、可穿戴设备、智慧城市、智慧医疗、智慧交通、智慧农业和智能仪表等等，各种 新应用层出不穷，推动新业务模式飞速发展。 为了支持物联网的进一步发展，移动行业开发了新的无线接入技术，其中包括低功耗广域网 （LPWAN）。这项技术能够更好地支持这些设备和其应用的特征和要求。 低功耗广域网问世已经有一段时间，但现有解决方案各行其是，标准化程度较低，并由此产生了 许多安全漏洞、可靠性问题。同时，因为无法很好地与现有基础设施兼容，潜在的运营成本也可 能较高。 本应用指南描述了在物联网市场应用这一新技术的基本驱动因素，并阐述了该技术发展到现在水 平的根本原因，同时还谈及了采用这个新应用时面临的各种挑战。应用指南还详细说明了快速、 安全地向市场推出窄带物联网（NB-IoT）应用的新方法。
新环境中的老问题 让我们以真实的水表为例，解释快速部署窄带物联网应用所面临的挑战。多年来，智能仪表公 司已经提供了各种解决方案，通过无线方式将水表与数据中心联网，从而实现自动读表功能。 数据包数据包 数据包 时间戳 仪表 ID 加仑/小时 时间戳仪表 ID 加仑/小时 定期报告 ???
新环境中的老问题（续） 这些水表的工作方式非常简单。设备持续测量用水量，同时创建包含基本信息的小数据包。这些小数据包会定期发送至中心，每隔几个小时仅发送几个字节。 但是，在大多数场景下智能仪表公司遇到的一个挑战是，水表通常无法使用交流电源（容易漏电），因此它们使用普通电池供电。 为此，设计人员现在设计出了专门的技术，以便解决这个要求苛刻的问题。但随之而来的问题是，这些公司需要部署自己的网络基础设施，保证其安全性，并进行日常维护等。上述工作要求巨额投入，给此应用的大规模普及设置了诸多障碍。当前的解决方案通常采用专有技术，需要投入巨资进行基础设施部署。有时，这些解决方案遵循的标准也不是正式标准，无法满足覆盖范围和功耗要求。 在大多数情况下，蜂窝网络作为回程使用，让所有设备连接至云。由于蜂窝低功耗广域网技术提供的解决方案重复利用了蜂窝基础设施，所以设备可以直接连接至运营商的网络。这样，运营商就能够采用更强大且标准化的技术，建立覆盖全国的网络，并可以提供丰富的增值服务，如移动服务、漫游、安全服务和身份验证服务。 3GPP 在 2014 年开始推动一项标准化任务，窄带物联网（NB-IoT）是这项工作的成果。作为3GPP 第 13 版标准的一个组成部分，窄带物联网技术规范的首个版本在 2016 年 6 月冻结并发布，旨在支持具有以下要求的类似应用： –优化在现有 LTE 空中接口之上的网络体系结构 –更佳的部署灵活性 –扩大的室内覆盖范围（与 GSM 相比 +20 dB） –支持数量庞大的双向通信设备（数据传输速率仅为几十 kbps） –低成本设备（单价低于 5 美元） –低功耗（电池使用寿命超过 10 年） 窄带物联网是一种新型无线接入技术，虽然与现有的 3GPP 设备不兼容，但是其继承了 LTE 的很多特征，例如频带、物理层基础、参数值定义和高层复用（NAS、RRC、RLC 和 MAC 过程）。但是，必须注意的是，因为其带宽减少到 180 kHz（加上防护频带为 200 kHz），所以需要创建与 LTE 不同的新物理信道和程序。 与其他物联网技术一样，此应用的终极目标就是更大的覆盖范围和更低的功耗。为了减少设备复杂性和成本，它不支持很多基础 LTE 功能，例如空间复用、载波聚合、演进的多媒体广播组播业务（eMBMS）和双连通性。也不支持高层服务，例如 IP 多媒体子系统（IMS）。
窄带电力线通信(NB PLC)解决方案介绍(TI 文档)
Application Report ZHCA433 – April 2012 TI窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍董超（Knight Dong）MCU FAE Team 摘要 窄带电力线通信（NB PLC）是指通过使用已有的电力线设施作为通信媒介实现窄带通信的方法，可以替换无线或者其它类型的有线通信标准，从而获得更好的成本效益。NB PLC可以作为智能监控的手段应用在工业领域，例如智能电表（smart metering）。目前，NB PLC已经有行业联盟协议（IEC 61334, PRIME, G3）和调制方式（FSK, S-FSK, OFDM）可以使用。同时，电子行业的两大国际标准委员会（ITU-T, IEEE）也在制定电力线通信的国际标准，其中ITU-T G.hnem基于PRIME；IEEE P1901.2基于G3。鉴于此，TI提供了灵活的开发平台给电力线通信的开发商，从而帮助企业简化设计，允许针对不同工作条件而进行优化，能够容易地进行调整以遵循不断演进的标准。 目录 1PLC简介 (2) 1.1PLC的分类及其频带与调制方式 (2) 1.2PLC的应用及其优势 (3) 1.3PLC面临的挑战 (4) 2TI窄带PLC解决方案的设计 (4) 2.1PLC软件的模块化 (4) 2.2PLC硬件的模块化 (5) 3总结 (7) 4参考 (8) 图形 图1 窄带PLC在欧洲的频带划分 (2) 图2 窄带PLC的调制方式 (2) 图3 PLC解决方案的应用领域 (3) 图4 TI的PLC解决方案软件框图 (5) 图5 TI的PLC硬件开发工具 (5) 图6 TI的PLC硬件开发框图 (6) 图7 TMS320F28069性能及外设资源 (6) 图8 AFE031典型应用原理图 (7) 1
低频窄带PLC通信标准分析
Analysis of standards for Low frequency narrow band power line communication for smart grid applications For P1901.2 Alfredo Sanz, COO of ADD Semiconductor 18-21/5/2010 ERDF Nanterre France
Notice/Release/Patent P&P ?Notice: This document has been prepared to assist the IEEE P1901.2 working group. It is offered as a basis for discussion and is not binding on the contributing individual(s) or organization(s). The material in this document is subject to change in form and content after further study. The contributor(s) reserve(s) the right to add, amend, or withdraw material contained herein. ?Release: The contributor grants a free, irrevocable license to The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. (“IEEE”), a corporation with offices at 445 Hoes Lane, Piscataway, NJ 08855-1331, to incorporate material contained in this contribution, and any modifications thereof, in the creation of an IEEE Standards publication; to copyright in the IEEE’s name any IEEE Standards publication even though it may include portions of this contribution; and at the IEEE’s sole discretion to permit others to reproduce in whole or in part the resulting IEEE Standards publication. The contributor also acknowledges and accepts that this contribution may be made public by the IEEE P1901 working group. ?Patent Policy and Procedures: The contributor is familiar with the IEEE Patent Policy and Procedures
单相智能电表之电力线载波通信.
单相智能电表之电力线载波通信 1、研究设计背景 1.1综述 低压电力线载波PLC(Power Line Carrier)通信是以低压配电线(380 V／220 V电力线)作为信息传输媒介进行数据或语音等传输的一种特殊通信方式。电力线网络是目前覆盖范围最广的网络，有着巨大的潜在利用价值。国外对此研究已有近百年的历史，在理论和技术上有着绝对的优势。我国电力网比较独特，直接利用国外先进技术和产品并不能取得令人满意的效果。目前国内参与低压电力载波通信研究的公司、高校及研究机构日益增多，已经在通信信道的特性分析和建模、关键的调制技术的研究、通信芯片及相应产品的研制和应用、市场化运营及相关法规制定等方面取得了一定的成果。 1.2发展历程及现状 1.2.1 国外发展情况 电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理介质，因此，电力线载波通信作为上一世纪20年代的产物，现在利用电力线高速数据通信技术仍然是国内外许多大公司的热点。 97年英国的Norweb通讯公司和加拿大Nortel(北电网络)利用丌发的数字电力线载波技术，实现了在低压配电网上进行的1Mbit／s的速率数据传输的远程通信，并进行了该技术市场推广。 随后，许多国家研究机构纷纷开展了高速电力线通信技术的研究和开发，产品的传输速率也从1Mbit／s发展到2、14、24Mbit／s甚至更高。 国际各大公司纷纷推出PLC调制解调芯片，其中主要有美国Intellon公司的14、54、85和200Mbit／s芯片，西班牙DS2公司45和200Mbit／s芯片等等。其中以美国Intellon公司的14 Mbit／s芯片应用最为普遍，大部分电力线载波系统都是基于该芯片开发的。 目前，电力线载波通信在欧洲发展比较快，欧盟为促进电力线载波技术发展，在2004年启动了OPERA(Open PLC European Research Alliance)的计划，致力于制定欧洲统一的PLC技术标准，推动大规模的商业化应用，并将PLC作为实现信息化欧洲的重要技术手段。 美国也不甘示弱，在它倡导下成立了“家庭插电联盟”，致力于标准研究，
窄带物联网技术的现状、发展趋势和应用
窄带物联网技术的现状、发展趋势和应用一、课程背景 物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。因为NB-IoT 自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。 本课程通过讲师讲解、小组讨论、互动答疑、头脑风暴等授课方式，让您迅速了解物联网及窄带物联网的概念、发展、技术特点、发展前景，国际学研机构、科技巨头、运营商在物联网及窄带物联网的发展现状及战略布局。
电力线通信(LC)技术的应用及未来
电力线通信(PLC)技术的应用及未来 电力线高速数据通信技术，简称PLC或PLT，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。 PLC按应用的配电网电压等级划分为低压PLC和中压PLC。低压PLC利用低压(220V/380V)电力线作为传输媒介，为用户提供Internet接入、家庭局域网、远程抄表、智能家居等应用。中压PLC利用中压（10KV）电力线作为通信链路，为接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农村电话等应用提供传输通道。 近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。 二、PLC技术的发展现状 （一）国外发展现状 目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司传输速率为2.5Mbps的芯片、美国Intellon公司14Mbps芯片、西班牙DS2公司45Mbps 和200Mbps芯片，其中美国Intellon公司14Mbps芯片应用最为普遍，大部分PLC系统都是基于该芯片开发的。近期，美国Intellon公司推出了芯片速率
为85Mbps的样片，法国Spidcom公司也开发了224Mbps芯片，正在测试之中。 欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始启动了一个称之为OPERA（OpenPLCEuropeanResearchAlliance）的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。美国联邦通信委员会（FCC）一直在鼓励启用新的基于现有设施的宽带平台，促进美国的宽带业务。2004年2月12日，FCC批准对某些技术规则的修改意见，目的是通过促进电力线宽带接入技术的推广应用，把美国电力网的巨大潜力利用起来。美国、欧洲等国许多大的电力企业也积极进行中压及低压PLC的试验，美国的Cinergy等17家电力企业、德国、奥地利、西班牙等15个欧洲国家的32个电力企业建立了PLC试验网络，有的还进行了PLC商业化运营，如德国的MVV等。亚洲开展PLC研究和试验的国家和地区除中国大陆外，还有日本、韩国、新加坡、中国香港、中国台湾等地，日本对PLC的态度，经历了从初期怀疑否定、到开放试验、直至今日的积极推动的三个阶段。目前日本的东京电力、新加坡电力、香港中华电力等建立了一定规模的试验网络。据不完全统计，截止2004年年底，PLC的试验网络遍及欧洲、亚洲、北美洲、南美洲、非洲以及大洋洲的40多个国家和地区。 （二）国内PLC技术的研发及应用 国外在电力线通信技术方面的进展，引起了国家电力公司的高度重视和科研单位的密切关注。国家电力（电网）公司先后八次立项，由中国电力科学研究院、国电通信中心等单位承担电力线高速数据通信技术相关课题的研究工作。由
关于窄带物联网NB-IoT前沿技术
深度解析LoRa与NB-IoT的区别 一、引言 物联网应用需要考虑许多因素，例如节点成本，网络成本，电池寿命，数据传输速率(吞吐率)，延迟，移动性，网络覆盖范围以及部署类型等。可以说没有一种技术可以满足IoT 所有的需求。NB-IoT和LoRa两种技术具有不同的技术和商业特性，所以在应用场景方面会有不同。这里会针对二者的区别进行阐述，并且对各自适合的应用场景进行说明。 二、频段，服务质量和成本 LoRa工作在1GHz以下的非授权频段，故在应用时不需要额外付费。NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的授权频段。处于500MHz和1GHz之间的频段对于远距离通信是最优的选择，因为天线的实际尺寸和效率是具有相当优势的。 LoRaWAN使用免费的非授权频段，并且是异步通信协议，对于电池供电和低成本是最佳的选择。LoRa 和LoRaWAN 协议，在处理干扰、网络重叠、可伸缩性等方面具有独特的特性，但却不能提供像蜂窝协议一样的服务质量(QoS)。据悉授权的Sub-GHz频段的竞拍，每MHz价格超过5亿美金。蜂窝网络和NB-IoT出于对服务质量(QoS)的考虑，并不能提供类似LoRa一样的电池寿命。由于QoS和高昂的频段使用费，需要确保QoS的应用场景推荐使用蜂窝网络和NB-IoT，而低成本和大量连接是首选项的话LoRa是不错的选择，如下图。 三、电池寿命和下行延迟 蜂窝网络设计的理念是最优的频段利用率，相应的就牺牲了节点成本和电池寿命。相反，LoRaWAN节点是为了低成本和长电池寿命而生，在频段利用率方面有一定的欠缺。
关于电池寿命方面有两个重要的因素需要考虑，节点的电流消耗(峰值电流和平均电流)以及协议内容。LoRaWAN是一种异步的基于ALOHA的协议，也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠，而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网。例如，现在市面上的手机工作时每1.5s必须与网络进行同步。在NB-IoT中，这种同步变少但是仍然在定期进行，这样就额外的消耗了电池的电量。 在蜂窝网络中调制是充分利用频段的有效手段，但是从节点的角度这并不是有效的。蜂窝的调制(OFDM或者FDMA)需要一个线性的发射器来产生调制信号，而一个线性的发射器需要的峰值电流比非线性调制多几个数量级，越高的峰值电流会消耗电池更多的电量。 但同步的通信协议在较短的下行延迟方面具有优势，同时NB-IoT可以为需要大量数据吞吐量的应用提供快速的数据传输速率。而LoRaWAN的Class B 通过定期地(编程实现)唤醒终端以收取下行消息而缩短了下行通信的延迟。 所以对于需要频繁通信、较短的延迟或者较大数据量的应用来说NB-IoT或许是更好的选择，而对于需要较低的成本、较高的电池寿命和通信并不频繁的场景来说LoRa更好。 四、网络覆盖和部署时间表 节点工作的本质需求是网络的覆盖，对于NB-IoT来说一个明显的优势是可以通过升级现有的网络设施来提供网络部署，但是这种升级仅限于某些特定的4G/LTE基站，并且花费较高。并且这种升级仅适于已经具有4G/LTE覆盖的城区，对于偏远或者郊区等没有4G 覆盖的来说并不合适。NB-IoT标准在16年6月公布，预计模块将于17年上半年量产发
电力线载波通信技术的发展与特点
电力线载波通信技术的发展及特点 摘要 本文介绍了电力线载波通信的发展及特点，文中主要就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通信，以及与其相关的关键技术问题进行了讨论。 0 引言 电力线载波（Power Line Carrier - PLC）通信是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。近年来，高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代。并且，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面，电力线载波通信这座被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及所涉及的一些技术问题的讨论，阐明电力线载波通信的发展历程、特点及技术关键。 2 电力线载波通信的特点
2.1 高压载波路由合理，通道建设投资相对较低高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。 2.2 传输频带受限，传输容量相对较小 在高压电网中，一般考虑到工频谐波及无线电发射干扰电力线载波的通信频带限制于40～500kHz之内，按照单方向占用4kHz带宽计算，理想情况下一条线路可安排115条高频载波通道。但由于电力线路各相之间及变电站之间的跨越衰减有限（13～43dB），不可能理想地按照频谱紧邻的方式安排载波通道，因此，真正组成电力线载波通信网所实现的载波通道是有限的，在当今通信业务已大大开拓的情况下，载波通道的信道容量已成为其进一步应用的“瓶颈”问题。尽管我们在载波频谱的分配上研究了随机插空法、分小区法、分组分段法、频率阻塞法及地图色法和计算机频率分配软件，并且规定不同电压等级的电力线路之间不得搭建高频桥路，使载波频率尽量得以重复使用，但还是不能满足需要。近来随着光纤通信的发展和全数字电力线载波机的出现，稍微缓解了载波频谱的紧张程度。在10kV中压配电
窄带物联网深入了解
NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术。6月16日，NB-IoT技术协议获得了全球第三代合作伙伴计划（3GPP）无线接入网（RAN）技术规范组会议通过。从立项到协议冻结仅用时不到8个月，成为史上建立最快的3GPP标准之一。在9月完成性能标准制定和12月完成一致性测试后，NB-IoT 即可进入商用阶段。 NB-IoT的具体应用场景包括： 公共事业应用场景、工业领域、农业领域、消费领域等。 公共事业应用场景，即民生工程、智慧城市（水表、智能停车、智能路灯、煤气管网系统、监控、环保、水文、垃圾管理等等）。 NB-IoT技术比较适合固定的应用场景。 NB-IoT位置定位精度要求不高，仅能达到50-100米。 所以在移动定位领域没有优势，在固定的城市基础设施、民生工程场景下具有广泛的应用前景。 NB-IoT在工业领域，工厂也需要一整套基础设施（流水线、安全、能源、消防）需要大量的传感器和数据采集的物联网应用。 随着农业领域，集约化、高附加值化、规模化的发展趋势，农业的基础设施在规模化的过程中也非常依赖传感器采集数据（温度、湿度、空气等指标）NB-IoT提供了廉价的通信模式。 消费领域：家电可以装配NB-IoT模块、共享单车也可以通过NB-IoT来实现。 穿戴设备、远程医疗诊断也都是应用场景。 类似于“互联网+”的“物联网+”催生出很多机会和企业。 谈到应用的规模，互联网是人与人的连接（手机电脑）， 物联网是人与物、物与物的连接。 这个连接数是人与人连接数的十倍、几十倍，因为每一个终端和设备都连接。 有些机构预测物联网的连接数可以达到100亿，所以市场空间非常大，是百亿级别的连接数空间。 工信部也给出了物联网发展目标。到2020年公众物联网连接数达到17个亿，最新的文件中还明确了6亿的NB-IoT连接目标。 由于NB-IoT流量价值低，若没有上升到国家产业高度上来，运营商不会坚持推动NB-IoT。 工信部文件的发布，坚定了运营商推动NB-IoT基站建设的决心。 工信部文件对于产业链上下游是重大利好，有了运营商做NB-IoT基站的备书，这对产业上下游的芯片、模组、终端厂商是明确信号。政府作为助推手，可使城市引入NB-IoT 产业带动GDP，能够迅速带动NB-IoT应用规模化的方式是补贴，政府在公共事业领域可能会投入大笔资金投入NB-IoT建设，预计在千亿级别。政府也会抛弃粗放型出资思路，利用PPP模式实现财政支出。
窄带电力线通信技术-longsy
1. 窄带电力线通信技术： 1) 中压窄带载波一般采用10-500KHz 频段 2) 速率150-2400bps ，采用OFDM 调制可达100kbps 以上 3) 传输距离较长，架空线路距离大于10km 4) 调制技术FSK、PSK，新型技术采用OFDM 近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家企业专注于技术开发和应用，采用的技术主要有扩频加窄带频移键控( FSK)、扩频加窄带相移键控( PSK)、正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing ，OFDM )等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路 灯控制等领域均有大规模的应用。 国内比较主流的低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如错误!未找到引用源。所示： 除了以上低压电力线载波通信方案，近两年在国家电网集中招标中也出现过、、 300kHz 等多种频率方案，由于大部分通信厂家采用各自的企业标准，频率选择、调制方式、传输技术 及组网技术各有特点，难以实现互操作问题。 国内窄带电力载波通信技术发展现状 、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。 1.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。 2. 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。 3. 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。 4. 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。 二、国内载波芯片产品分析 青岛东软该公司是国内较早对低压载波进行投入的厂家，目前市场分额较大。 主要产品主要特点是：采用FSK调制方式，信号频率为270K ；软件相关器和匹配滤波器，63 位码序列，码速率 20.8k 波特；自适应数字信号处理和模糊处理技术，具备前向纠错功能；帧中继转发机制，支持3 级中继深度。 但东软的载波方案不满足相关国际标准，通信模块的EMI 特性难以满足，会对电网带来比较大的谐波干扰。同时，由