出于施工成本与设备安装便捷性,公司的设备安装都是免布网线的,采用 4G 物联网卡进行联网通信。然而现场环境的网络信号强度总能突破我们的想象,这个月去了几个小区实地调研,部分地下车库手机信号为 0,影响到了设备通讯与数据交互。今天和国产操作系统大佬聊天,学到了一个新的技术名词“电力载波通信”。
概念解释
电力载波通信(Power Line Communication),简称 PLC。其实现方式,是在交流电的波形上,叠加一组二次波形来实现的模拟通信方式。PLC 是一种模拟信号,区别于数字信号,它通过调制解调器,将 0 和 1 调制成一组组不同波长的二次波形,叠加到 50/60Hz 的交流电波形上来实现的。所以从某种意义上来讲,它就是一组谐波。
组网算法
由于普通的电力线通常都没有信号屏蔽,所以,在 PLC 通信的过程中,信号衰减和抖动都是每一个 PLC 网络都需要一个组网过程。这个过程,实际上就是为了找出最优的通信路径,尤其是对于那些距离根节点较远或者衰减较厉害的节点,往往需要中级节点才能实现通信。
洪泛算法:主节点不定期洪泛广播自己的信令包,其它节点收到后主动回复,并转发洪泛包。洪泛算法的有关论文:基于受限和洪泛的电力线载波通信组网算法.pdf
枚举算法:主节点根据配置好的目标地址,不断枚举到目标地址的中继路径。网内的任意一个目标节点,都可以是中继节点。
这两种算法,目前比较广泛应用的是洪泛算法,结合动态路由,能够实现较为稳定的电力线载波通信。不管是何种路由算法,均有以下限制:不能跨相位通信:每个变压器都是三相的,而载波通信技术是无法在不同相位之间相互通信的,哪怕加了耦合器,也不建议在不同相之间进行中继通信。
不能跨变压器通信:变压器是一道物理隔离,不同变压器之间的线路无法耦合,因此无法直接进行通信。
网络架构
CCo:树根主节点,创建并维护电力载波通讯网络。
STA:树枝节点或叶子节点。
PSTA:中继节点
应用场景
目前广泛应用于居民集中抄表系统、智能家居、中央空调控制、电梯控制、路灯控制等场景,以 150kbps 以内的窄带载波为主要应用。