سیستم های ارتباطی خط برق (PLC) از سیم کشی الکتریکی موجود برای انتقال داده ها استفاده می کنند، ارائه یک راه حل مقرون به صرفه و همه جا برای دسترسی به اینترنت، مدیریت شبکه هوشمند و شبکه های داخلی، با این حال خطوط برق به طور بدنام کانال های ارتباطی خصمانه هستند، که توسط سر و صدا تکان دهنده، تغییرات غیر قابل دسترس، و فرکانس انتخاب شده درtenuation ادغام پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSP) به طور اساسی به استفاده از سیستم های قابلیت اطمینان فنی، و سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های سیستم های دسترسی، توسعه یافته و قابلیت اطمینان آنها تبدیل شده است.

مزایای اصلی ادغام DSP در PLC

پردازنده های DSP میکروکنترلرهای تخصصی هستند که برای عملیات های ریاضیاتی در زمان واقعی مانند فیلترینگ، تکامل و چهارر بهینه شده اند.معماری آنها به آنها اجازه می دهد تا الگوریتم های پیچیده را در کسری از زمان مورد نیاز توسط پردازنده های عمومی هدف اجرا کنند.

قابلیت های پردازش سیگنال پیشرفته

استانداردهای مدرن PLC (به عنوان مثال، HomePlug AV2، IEEE 1901، G.hn) به یاthogonal فرکانس چندگانه (OFDM) متکی است برای تقسیم طیف موجود به صدها زیرکارگرهای باریک ضروری است برای اجرای کارآمد سریع سریع سریع (FIFF) و پردازش آن (FIFF) که در پردازش دقیق آن اختصاص داده می شود.

فراتر از OFDM، DSP ها تکنیک های اصلاح خطای پیشرفته مانند Parity-Density Parity-check (LDPC) را فعال می کنند و کد نویسی مجدد-Solomon ، این الگوریتم ها به طور قابل توجهی نرخ خطای بیت (BER) را در شرایط پر سر و صدا کاهش می دهند، اجازه می دهد سیستم های بسته بندی ساده تر و سیستم های انتقال داده های دیجیتال را بهبود بخشد.

استراتژی های پیشرفته ی سر و صدا

خطوط برق به طور ذاتی پر سر و صدا به دلیل لوازم خانگی، درایو های حرکتی، انتقال برق و مداخله خارجی از پخش رادیو است. پردازنده های DSP الگوریتم های پیچیده کاهش نویز را پیاده سازی می کنند که به مراتب فراتر از فیلترینگ ساده است.

  • یک قرارداد سازگار با نویز: DSPها می توانند محیط سر و صدا را در زمان واقعی مدل سازی کنند و اجزای سر و صدا را از سیگنال دریافت شده به طور خاص در برابر نویز تکان دهنده دوره ای که توسط موتورهای برس یا سوئیچ های dimmer ایجاد می شود، مرتبط کنند.
  • ] [بر پایه ی تجهیزات]: برای سر و صدا غیر ایستگاهی، چرخش موج - به طور کارآمد محاسبه شده بر روی DSP - می تواند جدا و حذف جهش های ترانسی بدون تحریف سیگنال داده های زیر زمینی.
  • فیلتر کردن با Dynamic Tuning: DSPs اجازه می دهد فیلترهای Notch تعریف شده نرم افزار که به طور خودکار تنظیم فرکانس های مرکزی برای جلوگیری از مداخله از باندهای رادیویی آماتور یا سایر خدمات، مطابق با الزامات نظارتی در حالی که از طریق قطع نگه دارید.

این تکنیک ها به طور جمعی یک لینک ارتباطی پایدار و سازگار را تولید می کنند، حتی در چالش برانگیزترین محیط های مسکونی یا صنعتی. در مقایسه با طرح های قبلی نشان داده شده است.

بهینه سازی انتقال Real-Time

یکی از قدرتمند ترین قابلیت های DSP در PLC توانایی آنها برای انطباق پارامترهای انتقال در پرواز است. کانال خط برق به طور مداوم تغییر می کند - یک اجاق مایکروویو در یک طبقه، یک خشک کننده مو بر روی دیگری، یا تعویض بانک خازن در یک محیط صنعتی می تواند سطح ناتوانی و سر و صدا را در یک میلی ثانیه تغییر دهد.

DSP (FLT:0 بیتی الگوریتم های بارگذاری را فعال می کند که بیت های داده بیشتری را به زیرcarriers با نسبت سیگنال بالا به اندازه (SNR) و بیت های کمتر (یا صفر) برای انتقال زیرکارگرهای ضعیف اختصاص می دهد.این به طور کلی از طریق خروجی به حداکثر می رسد در حالی که حفظ نرخ خطا قابل قبول است.

در برنامه های شبکه هوشمند ، که در آن تأخیر و قابلیت اطمینان برای دستور دادن سوئیچ های از راه دور یا متر خواندن حیاتی هستند، سیستم های PLC سازگار با DSP می توانند به یک مدل سازی قوی تر در یک چرخه AC (16.67 متر در 60 هرتز)، اطمینان از دستورات حتی در دوره های پر سر و صدا تحویل داده می شوند.

صرفه جویی در هزینه های عملیاتی و انرژی

مصرف انرژی یک نگرانی رو به رشد در تجهیزات شبکه است. پردازنده های DSP برای محاسبات کارآمد طراحی شده اند، به طور قابل توجهی قدرت کمتری را در هر عملیات نسبت به CPU های عمومی یا FPGA ها هنگام اجرای وظایف پردازش سیگنال، به طور مستقیم به کاهش میزان اتلاف برق در مودم PLC، که به ویژه در متر های هوشمند بدون باتری یا دستگاه های مجهز بر روی خط است، می پردازد.

علاوه بر این، یکپارچگی داده های بهبود یافته با پردازش DSP نیاز به انتقال مجدد را کاهش می دهد.هر انتقال مجدد پهنای باند و انرژی پردازش را مصرف می کند. در همان سطح قدرت، 15٪ تا 3٪، سیستم های مبتنی بر DSP می توانند به (FLT:020-20 -30٪ از طریق خروجی موثر باشند در همان سطح قدرت، یا در مقابل، کاهش میزان داده شده برای داده ها.

از یک دیدگاه کلی مالکیت (TCO) ، انتقال کمتر به معنای تاخیر پایین تر ، کاربران نهایی شادتر و تماس های پشتیبانی مشتری کمتر است.در استقرار های بزرگ مانند زیرساخت های پیشرفته مترینگ (AMI)، این پس انداز ها می توانند قابل توجه باشند.

مقیاس پذیری و انعطاف پذیری پروتکل

پردازنده های DSP ذاتاً نرم افزار تعریف شده هستند، به این معنی که همان سخت افزار می تواند از پروتکل های متعدد PLC پشتیبانی کند (HomePlug، G.hn، PRIME، G3-PLC و غیره) به سادگی با بارگیری سیستم عامل های مختلف، این انعطاف پذیری برای تولیدکنندگان که می خواهند به بازارهای جهانی بدون بازطراحی مجدد برای هر استاندارد خدمت کنند، بسیار ارزشمند است.

علاوه بر این، DSP ها می توانند بر روی هوا (OTA) برنامه ریزی شوند تا اشکالات، ویژگی های اضافه شده را برطرف کنند یا با مقررات جدید سازگار شوند.به عنوان مثال، یک شرکت ابزار می تواند هزاران متر هوشمند را به روز کند تا از تخصیص فرکانس جدید یا الگوریتم کاهش نویز بدون دسترسی فیزیکی استفاده کند.

مقیاس پذیری همچنین به سیستم های Multi-band و Multi-input Multi- خروجی (MIMO) PLC گسترش می یابد. مدرن DSP ها می توانند همزمان چندین جریان فضایی را مدیریت کنند، و از سیم های زمین خنثی و محافظ به عنوان مسیرهای سیگنال اضافی برای دو یا سه برابر استفاده کنند.این به طور فزاینده ای برای برنامه های کاربردی مانند جریان ویدئو 4K و واقعیت مجازی مهم است.

عملی عملی عملی

در حالی که DSP مزایای زیادی را ارائه می دهد، ادغام موفق نیاز به توجه به تاخیر، طراحی جلو آنالوگ (AFE) و مدیریت حرارتی دارد، خوشبختانه، DSP های مدرن شامل ADC های با سرعت بالا و DAC، کاهش تعداد اجزای خارجی نیز باید به دقت نرخ پردازش ساعت و پیچیدگی الگوریتم را برای تعادل عملکرد با قدرت انتخاب کنند.

برای استقرار در دنیای واقعی، تراشه های PLC مبتنی بر DSP مانند کسانی که از Texas Instruments و Maxim یکپارچه در میلیون ها گره ثابت شده است، این دستگاه ها هسته با حافظه، محیط زیست و ویژگی های امنیتی ادغام شده اند، ساده سازی طراحی.

روندهای آینده و توسعه

تکامل تکنولوژی DSP همچنان به فشار عملکرد PLC ادامه می دهد. الگوریتم های یادگیری ماشین در حال شروع به استقرار در DSP برای برابر سازی کانال پیش بینی و کنترل اتوماتیک از موسسات مانند IEEE انجمن ارتباطات نشان می دهد که شنوایی مبتنی بر شبکه عصبی می تواند در روش های تشخیص و صدا و صدا و صدا را بهبود بخشد.

علاوه بر این، ظهور MIMO مبتنی بر خطوط برق با استفاده از چند فاز سیم کشی سرعت گیگابیت در آینده نزدیک، به طور کامل توسط پردازش پیشرفته پردازش های DSP تکامل مقررات و تقاضاهای پهنای باند رشد، PLC مجهز به یک جزء حیاتی از اکوسیستم اتصال باقی خواهد ماند.

نتیجه گیری

ادغام پردازنده های DSP به سیستم های ارتباطی خط قدرت مزایای روشن و قابل اندازه گیری را ارائه می دهد: پردازش سیگنال پیشرفته از طریق OFDM و اصلاح خطای پیشرفته، کاهش نویز پیچیده که باعث گسترش محیط خط قدرت خصمانه، انتقال سازگار با زمان واقعی برای خروجی مطلوب، بهبود بهره وری انرژی، و سیم های بی نظیر از طریق پروتکل های تعریف شده نرم افزار می شود، به عنوان خط ارتباطات قدرت گسترش به شبکه هوشمند، IoT و تکنولوژی اطراف ما در حال حاضر انتقال داده های قابل اعتماد است که در حال انتقال داده های حمل و نقل و نقل و نقل و انتقال پایدار هستند.

برای مهندسانی که راه حل PLC را ارزیابی می کنند، انتخاب یک پلتفرم با هسته قوی DSP تنها یک انتخاب فنی نیست – این یک سرمایه گذاری استراتژیک در زیرساخت های ارتباطی آینده، سازگار و مقرون به صرفه است.