在zai傳chuan統tong電dian網wang向xiang新xin型xing智zhi能neng電dian網wang的de轉zhuan變bian
，以yi及ji其qi中zhong將jiang麵mian臨lin的de一yi個ge主zhu要yao挑tiao戰zhan是shi
，需xu要yao一yi個ge很hen好hao的de通tong信xin網wang絡luo來lai實shi時shi接jie收shou所suo有you用yong戶hu信xin息xi和he控kong製zhi其qi負fu載zai。要yao解jie決jue這zhe一yi問wen題ti，目mu前qian最zui被bei認ren可ke且qie最zui可ke靠kao的de方fang案an是shi以yi電dian網wang為wei通tong信xin媒mei介jie的dePLC（電力線載波）技術。本文介紹了PLC技術及其發展曆程，並將傳統的窄帶單載波FSK調製方案與基於OFDM的PRIME和G3兩種新方案進行了對比。

　　I：介紹

　　傳(chuan)統(tong)的(de)電(dian)網(wang)正(zheng)在(zai)發(fa)生(sheng)變(bian)革(ge)。在(zai)過(guo)去(qu)的(de)一(yi)個(ge)世(shi)紀(ji)，電(dian)網(wang)是(shi)一(yi)個(ge)用(yong)來(lai)將(jiang)由(you)一(yi)定(ding)數(shu)量(liang)的(de)發(fa)電(dian)站(zhan)發(fa)出(chu)的(de)電(dian)能(neng)傳(chuan)輸(shu)到(dao)大(da)量(liang)不(bu)同(tong)級(ji)別(bie)的(de)用(yong)戶(hu)的(de)係(xi)統(tong)。設(she)計(ji)和(he)運(yun)行(xing)電(dian)網(wang)的(de)標(biao)準(zhun)，就(jiu)是(shi)要(yao)將(jiang)電(dian)能(neng)以(yi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)式(shi)從(cong)數(shu)百(bai)個(ge)發(fa)電(dian)站(zhan)傳(chuan)輸(shu)到(dao)數(shu)百(bai)萬(wan)的(de)用(yong)戶(hu)家(jia)中(zhong)。這(zhe)個(ge)係(xi)統(tong)儲(chu)存(cun)電(dian)能(neng)的(de)功(gong)能(neng)是(shi)很(hen)有(you)限(xian)的(de)
，所(suo)以(yi)如(ru)何(he)預(yu)測(ce)用(yong)戶(hu)的(de)用(yong)電(dian)量(liang)就(jiu)變(bian)得(de)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。電(dian)網(wang)的(de)控(kong)製(zhi)是(shi)基(ji)於(yu)每(mei)日(ri)的(de)預(yu)測(ce)來(lai)進(jin)行(xing)，而(er)電(dian)能(neng)是(shi)由(you)發(fa)電(dian)站(zhan)通(tong)過(guo)傳(chuan)輸(shu)網(wang)絡(luo)輸(shu)送(song)到(dao)配(pei)電(dian)網(wang)絡(luo)。大(da)部(bu)分(fen)發(fa)電(dian)都(dou)需(xu)要(yao)由(you)調(tiao)節(jie)器(qi)來(lai)控(kong)製(zhi)。

　　而現在在某些國家，以及將來的更多國家，綠色能源對於電網的貢獻將會越來越大。它在電網中所占的比率，由原來5%的水力發電，上升到了有40%是shi太tai陽yang能neng和he風feng能neng發fa電dian。在zai大da部bu分fen綠lv色se電dian能neng中zhong，調tiao節jie器qi要yao進jin行xing的de控kong製zhi很hen少shao。此ci外wai，電dian動dong交jiao通tong工gong具ju也ye加jia入ru了le變bian革ge的de隊dui伍wu。電dian動dong交jiao通tong工gong具ju的de大da規gui模mo推tui廣guang
，將jiang使shi電dian網wang的de用yong電dian量liang加jia倍bei，並bing大da規gui模mo地di帶dai來lai了le超chao大da儲chu電dian能neng力li。用yong電dian量liang的de上shang升sheng
、綠色電能的推廣和不受控製的發電
、電dian動dong交jiao通tong工gong具ju的de儲chu電dian能neng力li被bei認ren為wei是shi電dian網wang的de完wan美mei風feng暴bao。這zhe個ge方fang案an就jiu被bei稱cheng為wei智zhi能neng電dian網wang。它ta結jie合he了le嵌qian入ru式shi智zhi能neng技ji術shu和he實shi時shi通tong信xin與yu控kong製zhi功gong能neng，能neng夠gou隨sui時shi與yu任ren何he用yong戶hu進jin行xing實shi時shi通tong信xin並bing控kong製zhi其qi負fu載zai。要yao實shi現xian這zhe樣yang的de通tong信xin功gong能neng
，就jiu需xu要yao采cai用yong以yi電dian網wang作zuo為wei主zhu要yao通tong信xin媒mei介jie的dePLC技術。

　　PLC技術早在20多年前就被用於中壓領域來控製電網。但在低壓側大規模使用PLC則是更近才開始。PLC技術的一個典型成功案例
，是意大利ENEL供電公司采用一個基於FSK和BPSK調製的窄帶PLC係統為3500萬用戶構建一個AMM（自動電表管理）係統。此係統可每2個月自動抄讀一次3500萬台電表。但是它的平均波特率不夠，無法支持更多的實時通信和控製，以及未來基於IPv6等通信協議的應用。

　　要進行更多的實時通信和控製，以及未來基於IPv6等通信協議的應用，就需要一種基於OFDM調製的新一代PLC技術。其中兩種主要的OFDM方案
，就是現在的G3和PRIME技術。G3是一個由法國EDF電力公司發起
，MAXIM和SAGEMCOM開發的方案。這個方案在2009年被公布



，EDF計劃將在2013年試用2000台采用G3技術的電表。

　　PRIME是一個由PRIME聯盟推出的一個開放式多供應商解決方案，該聯盟包含了30多個由供電公司

、表計廠家和ADD半導體、FUJITSU、STM和TI等晶片供應商組成的成員。其中的表廠包括SAGEMCOM
、ITRON
、LANDIS+GYR、 ISKRA-MECO、ZIV和SOGECAM。IBERDROLA是第一家推廣此方案的供電公司

，但現在EDP、CEZ MERENI和ITRI也加入這個陣營。

　　IBERDROLA在2010年開始安裝10萬台采用PRIME技術的電表。該供電公司還計劃在2010年年底發布一個需量為100萬台電表的新標，並於未來3-5年在西班牙完成1000萬台電表的安裝。其它一些供電公司也開始采用PRIME技術。G3和PRIME都是OFDM方案
，但發展曆史有所不同。G3最初是采用了一塊由MAXIM設計的芯片，此芯片可提供適用於PHY層和某些現有軟件層的IEEE 802.15.4 2006通信
、適用於MAC層的6LowPAN和適用於網絡層的IPv6通信。

　　PRIME則是由一個供電公司、行業廠家和大學研究所構成的聯盟，合作開發一個新型OFDM電力線技術公開標準的產物。該聯盟采用一個針對PHY層的係統性設計流程，從滿足最基本要求開始。接下來就是從噪音等級、噪音節奏
、信xin號hao減jian弱ruo和he阻zu抗kang模mo式shi等deng要yao素su來lai對dui物wu理li媒mei介jie進jin行xing定ding義yi。行xing業ye廠chang家jia則ze開kai發fa用yong於yu這zhe些xie目mu的de的de新xin型xing自zi動dong化hua產chan品pin，並bing和he供gong電dian公gong司si展zhan開kai了le多duo次ci合he作zuo。由you此ci產chan生sheng了le一yi個ge包bao含han了le噪zao音yin等deng級ji、噪音節奏、信號減弱和阻抗模式等要素的大型數據庫
，和用於電網的精確數據統計模式。

　　第二步，他們通過模擬的方法，用這個模式來評估OFDM技術的頭實現、帶寬分配、子載波數量
、子zi載zai波bo調tiao製zhi和he誤wu差cha糾jiu正zheng等deng多duo個ge參can數shu構gou成cheng的de不bu同tong組zu合he

，並bing采cai用yong新xin設she備bei在zai實shi地di測ce試shi中zhong來lai評ping估gu最zui好hao的de方fang案an。經jing過guo多duo次ci的de重zhong複fu和he大da量liang的de實shi地di測ce試shi
，他ta們men根gen據ju歐ou洲zhou電dian網wang的de情qing況kuang和he供gong電dian公gong司si的de規gui格ge要yao求qiu，選xuan擇ze出chu最zui佳jia的de參can數shu組zu合he。此ci外wai，MAC和上端通信層也是由一個包含了晶片供應商、表廠和供電公司的聯盟開發出來的。

　　經過努力，他們開發出了PHY

、MAC和集中通信層。PHY層在臨近節點之間收發MPDU。它采用位於CENELEC A頻段高頻率的47.363 kHz頻率帶寬，平均傳輸速率為70kbps
，最大速率可達120 kbps。在此條件下，網絡中各個節點之間可直接通信的概率為92%。其它時候

，路由可以確保100%連接成功。

　　MAC層提供了係統接入、帶寬分配、連接創建/維護和拓撲分辨等核心MAC功能。

　　服務專用型集中層（CL）可以對信息傳輸進行分類
，將其和適合的MAC連接關聯起來。它可測定可能包含在MAC SDU中的任何數據傳輸，也可具備有效負載頭壓縮功能。同時
，采用多個子集中層來實現MAC SUD中的各種不同的數據傳輸。

　　在基本FSK或BPSK方案中


，信息是以單個載波來傳輸的。傳輸的波特率取決於帶寬的大小，而噪音和選擇性減弱會限製通信。而在OFDM方案中

，信息是通過多個子載波來傳輸的。傳輸的波特率取決於帶寬和DBPSK、DQPSK或D8PSK子載波調製的複雜性。通過采用多個子載波、編碼和糾錯，更好地消除了通信中的噪音和選擇性減弱。

　　符fu號hao的de大da小xiao是shi由you采cai樣yang頻pin率lv以yi及ji子zi載zai波bo的de數shu量liang決jue定ding的de。符fu號hao越yue大da，越yue能neng夠gou可ke靠kao地di抑yi製zhi脈mai衝chong噪zao音yin。編bian碼ma提ti高gao了le穩wen定ding性xing，但dan也ye增zeng加jia了le複fu雜za性xing和he功gong耗hao。子zi載zai波bo越yue多duo，通tong信xin穩wen定ding性xing就jiu越yue高gao，但dan並bing不bu意yi味wei著zhe波bo特te率lv也ye越yue高gao。

　　G3技術采用36個子載波
、0.735ms的分類符號、6.79ms的序和9.5ms的開頭，需要重複法和RS糾錯來提高通信穩定性。

　　PRIME采用了97個子載波、2.24ms的長符號、2ms的序和4.48的開頭。為了避免重複法和RS糾錯的複雜性，它采用了能效高3倍的符號來提高通信穩定性。這是一個能夠提供穩定性但成本更低的方案。

　　總之
，傳統電網在向需要更高級通信能力的智能電網發展。PLC技術是實現必需功能和穩定性的更便利的技術。PLC技術也在朝著OFDM方案變革，而G3和PRIME則是主要的2個方案。