選擇適合智能電表的PLC調制解調器方案

圖1：法國EDF旗下公司法國配電公司(ERDF)的Linky項目簡略示意圖。

    例如，在歐洲能源市場有重要影響力的法國電力(Electricité de France, EDF)于2009年中啟動了當前世界上最大的智能電表項目Linky，計劃到2017年在法國部署3,500萬個智能電表。這個項目為智能電表到數據集中器之間的通信選擇了PLC技術，然后再利用通用分組無線業務(GPRS)技術將數據傳送到該公司的數據中心。考慮到中國的智能電網仍在試點階段，法國ERDF的選擇對中國等其他國家也具有借鑒意義。

    PLC調制技術的選擇

    雖然PLC技術提供了一種低成本的選擇，但電力線的初衷并不是用于通信，故在應用PLC通信時也面臨一些挑戰。特別是設計人員需要密切注意會出現的信號衰減和噪聲問題，反之也要求復雜的收發器技術。

    為了抑制由噪聲導致的信號衰減，降低誤碼率，并改善頻率效率，有必要利用適合的信號調制技術。實際上，電力機構在部署智能電表抄表系統時，有多種不同的調制方式，但主要的有三種，分別是正交頻分復用(OFDM)、相移鍵控(PSK)和擴頻型頻移鍵控(S-FSK)。

    OFDM的理論帶寬較高，但實際上在低壓網絡中的噪聲條件下會損失很大一部分的帶寬，而且OFDM的應用成本較高，工作時還消耗可觀的電能。PSK調制技術的應用成本很低，但不是特別可靠，性能會受到相位噪聲影響，而且無法充分覆蓋較長距離。相比較而言，雖然S-FSK的數據率比OFDM低，但更勝任智能電表應用。這種調制技術能實現可靠的通信，同時應用成本更低，消耗的電能也更少。因此，就當前的智能電網PLC應用而言，復雜度低、商用潛力更大及有可靠現場應用記錄的S-FSK調制技術無疑是更適合的選擇。

    實際上，法國ERDF的Linky項目規范中，物理層參考規范是IEC61334-5-1/EN50065，其中規定的調制技術就是S-FSK，通信頻率為標記頻率(mark frequency, Fm) 63.3 kHz和空頻(space frequency, Fs) 74 kHz，傳輸速率2.4 Kbps，并與50 Hz電氣網絡頻率物理同步。

    安森美半導體PLC調制解調器的應用優勢

    安森美半導體在開發PLC調制解調器方面擁有較長的歷史。速率1.2 kb的AMIS-30585為早前推出，最初開發時就符合IEC 61334標準(SFSK規范)，迄今已歷經8年的現場應用檢驗。新近推出的AMIS-49587是一款高集成度、符合標準的低功率PLC方案，支持PLC現場部署要求的4種不同模式，如NO_CONFIG、MASTER(集中器)、SLAVE(電表)和SPY(給測試人員的原始數據)，非常適合智能電表以及智能街燈和智能插座等應用。與AMIS-30585相比，AMIS-49587支持2.4 kb的更高半雙工可調節通信速率速率，符合諸如ERDF規范這樣的市場新要求，目前已經獲得法國原設備制造商(OEM)的先期使用，在中國也已獲得數家領先電表客戶的選用。兩款器件引腳對引腳兼容，為客戶提供了更大的設計便利。

    AMIS-49587符合IEC61334-5-1標準，為客戶提供眾多應用優勢。例如，這器件基于ARM7TDMI處理器內核，同時包含物理接口收發器(PHY)和媒體訪問控制器(MAC)層，使其以單芯片方案結合了模擬調制解調器前端和數字后處理功能，而大多數競爭方案需要復雜的嵌入式軟件來執行與AMIS-49587相同的功能。設計人員使用AMIS-49587調制解調器，可以簡化設計，能在不到一個季度的時間內開發出全套互操作PLC方案，還降低開發及應用成本。實際上，基于AMIS-49587的調制解調器方案中僅使用2顆IC(另一顆為NCS5650 2 A PLC線路驅動器)，外加16顆電阻、17顆電容、2個二極管、1個晶體和1個脈沖變壓器，總元件數量僅為39個，提供低物料單(BOM)成本。