Mesh網(wǎng)絡(luò)成功克服了通信限制，有別于每個網(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)會自動中繼轉(zhuǎn)發(fā)此消息，直到送達(dá)目的地。

　　Mesh網(wǎng)絡(luò)為高級電表基礎(chǔ)架構(gòu)(AMI)等傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了一個功能強(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)千個傳感器。Mesh架構(gòu)常見于ZigBee等無線通信網(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，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，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€集中器上掛接10-20個電表，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，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。換句話說，即使電表每月只讀取一次數(shù)據(jù)，在FSK系統(tǒng)上也會花大量時間重復(fù)讀取數(shù)據(jù)。

　　PLC抄表系統(tǒng)已經(jīng)開始降低電力部門的運(yùn)營成本，毫無疑問，一些類似的公共設(shè)施建設(shè)也開始紛紛效仿，通過擴(kuò)展每個集中器的網(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，同樣存在一些問題。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。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。因此，如果不改進(jìn)通信質(zhì)量，F(xiàn)SK PLC系統(tǒng)就必須減少每個集中器掛接的電表數(shù)量，來改善響應(yīng)時間、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，通過在頻率、時間上交錯數(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(FEC)，提高了抗噪能力。即使FEC占用了一定開銷，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)是一個單一的電氣網(wǎng)絡(luò)，但在電力線上構(gòu)建一個PLC網(wǎng)絡(luò)仍然受到信號衰減、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)測器造成的衰減，大大降低了PLC信號強(qiáng)度。很難將這些衰減后的信號送達(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電平。如果每個電表都具備Mesh組網(wǎng)功能，消息可以從一個電表轉(zhuǎn)發(fā)到另一電表，直到送達(dá)它們的目的地，這過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，G3-PLC調(diào)制解調(diào)器可自動接收消息，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)送一條消息給一個電表，指定它延遲熱水器的啟動，以減少高峰負(fù)荷。該消息被一個MV-LV變壓器所衰減，而在家中開啟的大功率逆變器上的噪聲也會阻止指定電表的消息接收。這個電表之前直接連接在集中器，接收集中器發(fā)送的消息。識別到消息沒有被成功接收后，G3-PLC Mesh系統(tǒng)將啟用附近的電表轉(zhuǎn)發(fā)消息，對信號中繼放大后，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)每個電表的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　總結(jié)

　　通過使用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)千個電表，顯著降低基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)成本。同時，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是國際電信聯(lián)盟的注冊商標(biāo)。

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