Mesh網(wǎng)絡(luò)成功克服了通信限制，有別于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均與中心節(jié)點(diǎn)(也稱為集中器)連接的架構(gòu)，Mesh網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠與網(wǎng)絡(luò)中通信距離可及的其它節(jié)點(diǎn)通信。如果消息不能直接達(dá)到所尋址的節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)中繼轉(zhuǎn)發(fā)此消息，直到送達(dá)目的地。

　　Mesh網(wǎng)絡(luò)為高級(jí)電表基礎(chǔ)架構(gòu)(AMI)等傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的解決方案，該網(wǎng)絡(luò)可以在覆蓋范圍內(nèi)有效連接數(shù)百、甚至數(shù)千個(gè)傳感器。Mesh架構(gòu)常見(jiàn)于ZigBee等無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，目前已應(yīng)用于G3-PLC電力載波通信這一新型國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。用于構(gòu)建AMI網(wǎng)絡(luò)時(shí)，Mesh網(wǎng)絡(luò)中的PLC收發(fā)器能夠以更低成本高效連接傳感器(即電表)，并且不受穿墻及建筑物阻礙的限制。Mesh網(wǎng)絡(luò)不僅擴(kuò)展了PLC系統(tǒng)的傳輸范圍，也減少了網(wǎng)絡(luò)中的集中器數(shù)量。

　　PLC技術(shù)的發(fā)展及局限性

　　數(shù)十年來(lái)，PLC已廣泛用于周期性地讀取電表的用電數(shù)據(jù)，省去了人工抄表的成本?；趩屋d頻或雙載頻的頻移鍵控(FSK)調(diào)制技術(shù)，這些PLC系統(tǒng)通?？梢栽谝粋€(gè)集中器上掛接10-20個(gè)電表，在同一小區(qū)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程抄表。但當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸速率提升到2kbps到15kbps時(shí)，F(xiàn)SK系統(tǒng)不能保證可靠通信，其低傳輸速率限制了誤碼糾錯(cuò)。換句話說(shuō)，即使電表每月只讀取一次數(shù)據(jù)，在FSK系統(tǒng)上也會(huì)花大量時(shí)間重復(fù)讀取數(shù)據(jù)。

　　PLC抄表系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始降低電力部門的運(yùn)營(yíng)成本，毫無(wú)疑問(wèn)，一些類似的公共設(shè)施建設(shè)也開(kāi)始紛紛效仿，通過(guò)擴(kuò)展每個(gè)集中器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)降低成本，依靠“智能化”通信管理構(gòu)建智能電網(wǎng)，最終達(dá)到節(jié)電目的。然而，使用Mesh技術(shù)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，同樣存在一些問(wèn)題。如果傳輸中進(jìn)行多次轉(zhuǎn)發(fā)，重復(fù)傳輸?shù)拇螖?shù)劇增，必將導(dǎo)致很大的傳輸延時(shí)。而電力部門要求在幾分鐘內(nèi)完成電表與集中器之間的雙向通信，以支持智能電網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，包括負(fù)載響應(yīng)和高峰計(jì)價(jià)。因此，如果不改進(jìn)通信質(zhì)量，F(xiàn)SK PLC系統(tǒng)就必須減少每個(gè)集中器掛接的電表數(shù)量，來(lái)改善響應(yīng)時(shí)間、提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

　　G3-PLC有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)可靠性

　　為了解決PLC所面臨的這項(xiàng)挑戰(zhàn)，Maxim與ERDF以及Sagemcom合作開(kāi)發(fā)了G3-PLC通信協(xié)議。2012年1月，G3-PLC協(xié)議正式由ITU批準(zhǔn)作為新的低速、基于正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)的窄帶電力線通信標(biāo)準(zhǔn)(NB-PLC)。G3-PLC系統(tǒng)采用OFDM技術(shù)，大大提高了電力線上的數(shù)據(jù)傳輸速率，通過(guò)在頻率、時(shí)間上交錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸提高了系統(tǒng)的可靠性。協(xié)議采用兩層前向誤碼糾錯(cuò)(FEC)，提高了抗噪能力。即使FEC占用了一定開(kāi)銷，G3-PLC的數(shù)據(jù)傳輸速率仍可達(dá)到250kbps，進(jìn)而支持頻繁的雙向通信。

　　盡管配電網(wǎng)是一個(gè)單一的電氣網(wǎng)絡(luò)，但在電力線上構(gòu)建一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)仍然受到信號(hào)衰減、噪聲等諸多因素的限制。電力線、變壓器、電容器組以及電源監(jiān)測(cè)器造成的衰減，大大降低了PLC信號(hào)強(qiáng)度。很難將這些衰減后的信號(hào)送達(dá)所有電表，尤其當(dāng)電表放置在靠近家電、商用機(jī)器等嘈雜環(huán)境的情況下。

　　為了克服衰減的制約，在G3-PLC標(biāo)準(zhǔn)中使用Mesh網(wǎng)絡(luò)可以維持足夠的信號(hào)電平。如果每個(gè)電表都具備Mesh組網(wǎng)功能，消息可以從一個(gè)電表轉(zhuǎn)發(fā)到另一電表，直到送達(dá)它們的目的地，這過(guò)程中不需要額外的集中器連接電表。G3-PLC調(diào)制解調(diào)器自動(dòng)形成網(wǎng)絡(luò)，并建立路由表連接集中器和所有電表。這種情況下，當(dāng)消息不能直接從發(fā)送者到達(dá)應(yīng)答方時(shí)，G3-PLC調(diào)制解調(diào)器可自動(dòng)接收消息，然后將其轉(zhuǎn)發(fā)到下一調(diào)制解調(diào)器或最終目的地。

　　例如，集中器發(fā)送一條消息給一個(gè)電表，指定它延遲熱水器的啟動(dòng)，以減少高峰負(fù)荷。該消息被一個(gè)MV-LV變壓器所衰減，而在家中開(kāi)啟的大功率逆變器上的噪聲也會(huì)阻止指定電表的消息接收。這個(gè)電表之前直接連接在集中器，接收集中器發(fā)送的消息。識(shí)別到消息沒(méi)有被成功接收后，G3-PLC Mesh系統(tǒng)將啟用附近的電表轉(zhuǎn)發(fā)消息，對(duì)信號(hào)中繼放大后，將其送達(dá)目的地電表。

　　轉(zhuǎn)發(fā)信息可以達(dá)到所有配電網(wǎng)絡(luò)上的電表。網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小只受限于智能電網(wǎng)通信規(guī)范，包括終端到終端的延遲和到達(dá)每個(gè)電表的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　總結(jié)

　　通過(guò)使用G3-PLC技術(shù)以及內(nèi)建的Mesh網(wǎng)絡(luò)，可以將PLC網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)展到數(shù)百、甚至數(shù)千個(gè)電表，顯著降低基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)成本。同時(shí)，該網(wǎng)絡(luò)也更加可靠，因?yàn)樗軌蜻m應(yīng)不斷變化的條件，根據(jù)需要進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，最終達(dá)到所有電表。

　　注：

　　G3-PLC是Maxim Integrated Products， Inc.的商標(biāo)。

　　International Telecommunication Union和ITU是國(guó)際電信聯(lián)盟的注冊(cè)商標(biāo)。

　　ZigBee是ZigBee聯(lián)盟的注冊(cè)商標(biāo)和注冊(cè)服務(wù)標(biāo)志。務(wù)標(biāo)志。