为满足当今amr的通信需要,电力公司正在寻求电力线通信(plc)技术。plc是一种通过电力线传输数据(音频、视频、控制信号等)的工业标准方法。由于plc具有以下技术特点,所以电力公司对其很感兴趣:
降低基础设施成本。plc系统依靠现有的电力线,不需要构建新的网络基础设施。
对边远地区的覆盖面比rf方案更广。
可由管理中心实现全面控制,降低管理总成本。
防止收入损失。plc可远程监控,并检测电表篡改行为。这有助于控制损失(即防窃电),以及在系统出现故障或崩溃时进行维护。
可以集成各种不同服务和实现“智能”家电控制。
能远程监视其它传感器(火灾、温度、入口、出口等)。
记录每日的用电量,缩短“抄表到收费”的时间,以改善财务收入状况。
预付费和缴费帐户自动管理。
实现按使用付费方案。
maxim的plc/amr参考设计
maxim公司提供自动plc/amr方案,从应用角度看,这是一种类似常见的以太网的组网方法。本参考设计基于正交频分复用(ofdm)技术,可实现高可靠性、最大传输速率为14mbps的数据传输。
对于ofdm系统来说,电表监视系统(amr)的要求相对比较容易满足。每月一次,必须传输几十到几百字节的amr消息。其余大部分时间,通信通道都是闲置的。因此,数据速率和数据响应时间都不是amr系统中特别重要的因素。相反,可靠性和坚固的网络至关重要,事实证明,ofdm是克服ac线路固有噪声大这一缺点的最佳方案。
在maxim参考设计中,maxq3120电量测量微控制器通过异步串行链路以1200bps的数据速率与max2986 plc基带芯片通信。对max2986的固件稍加改动,即可通过其内部uart进行通信,并识别符合dl/t645电表协议的帧格式。
该参考设计必须解决的一个问题是mac层地址和dl/t645网络地址之间的关系问题。由于dl/t645不具有解析mac层地址的机制(ip栈中arp具有该功能),所以有两种应对方案:让主机跟踪网络和每一个电表的mac标识,或者使mac地址和网络地址之间具有某种固定的关系。本参考设计采用后一种方法。
在本设计中,网络地址区域为空白的电表会质询相关的plc芯片组,要求为其分配地址。作为回应,plc芯片组将mac地址本身作为有效载荷,发送一个标准的dl/t645地址设置消息。这样,可保证每个电表都有唯一的网络地址(只要mac地址也唯一)。注意,这是电表芯片(maxq3120)唯一一次主动发送消息。
通信按下列步骤进行:
主机pc产生一个请求,并将该请求发送至外部plcmodem。
plc modem分析该请求,并将dl/t645消息头中的电表地址转换为以太网mac。
附有新mac的以太网信息包通过电力线被发送出去。
电表接收信息包,并确定消息是发给自己的。并存储源mac地址,以备在响应包中使用。
plc mac提取有效载荷,并将它发送给maxq3120。
maxq3120响应请求,将一个信息包送回plc mac芯片。
mac控制器构建并发送以太网信息包,用所存储的请求包源地址作为响应包的目的地址。
主机plc modem接收响应包,提取有效载荷,然后将其发送给主机pc。
采用该方法,plc/amr电表整合了plc协议和dl/t645协议。这种方案避免了必须在电表中同时建立网络层地址和mac地址的限制。