מערכות Power Line תקשורת (PLC) כבר הציעו פתרון פרגמטי להעברת נתונים על ידי שימוש חוזר של חיפוש חשמלי קיים.כפי שהביקוש לתקשורת אמינה ומהירה על קווי חשמל גדל - במיוחד ברשת חכמה ואינטרנט של דברים (IoT) יישומים - התפקיד של טכניקות ספקטרום מבוזר הפך קריטי יותר ויותר.על ידי הפצת האות על פני להקה תדר רחב, שיטות אלה לשפר את ההתנגדות דרמטית לרעש חשמלי נוקשה עמוק בתוך קווי חשמל, ומאפשרות יותר, שיפור של מערכות אבטחה, ולהגדיל את יעילות, ולהגדיל את יעילות יותר ויותר.

הבנה של Power Line תקשורת Fundamentals

תקשורת Power Line מעבירה נתונים על ידי הצגת אות נושא מודולר על חיפוש חשמלי סטנדרטי.בניגוד כבלי נתונים ייעודיים, קווי חשמל הרץ נועדו עבור 50 / 60 הרץ תפוצה כוח, לא תקשורת גבוהה קידוד גבוה.הם מציגים ערוץ מאתגר: אימפולס בלתי צפוי, תדירות selective קידוד, רעש אימפולסיבי ממכשירים אחרים.

מה זה Pros Spectrum Technology?

ספקטרום מבוזר הוא טכניקת שידור שמפיצה את האנרגיה של אות מעל רוחב פס רחב הרבה יותר מהמינימום הנדרש לשלוח את המידע, שפותחה במקור עבור תקשורת בטוחה צבאית (התקבלה על ידי האדי לאמר וג'ורג' אנת'ניל במהלך מלחמת העולם השנייה), הגישה מציעה חסינות טבועה להפרעות פס צר וגורמת זיהוי ו- jatating קשה. in PLC, שבו הערוץ מחוספס על ידי רעש צר ותדירות אלקטרונית, לא התפשטה טכנולוגיה לא הפך בסיס ספקטרום.

המונחים: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

DSSS מכפיל כל מידע מעט על ידי קוד פסאודודום רב (רצף רצף) לפני המודולציה.האות המתקבל תופס רוחב פס רחב.ב המקלט, אותו קוד משמש כדי לפענח את האות, ביעילות לשחזר את הנתונים המקוריים תוך דיכוי הפרעות ורעש שלא מתאימים לקוד ההתפשטות. במערכות PLC, DSSS מספקת חוסן מצוין נגד הפרעות צרות - כגון אלה שעברו ניתוח ישיר של מערכות עיבוד פחות יעיל של רדיו (R) ו- 10B).

תדירות ההוגות להפיץ Spectrum (FHSS)

FHSS מתירה במהירות את תדירות המוביל בין ערוצים רבים על פי רצף פסאודודום הידוע גם משדר וגם מקלט. כל שידור נתונים תופסת להקה צרה לרגע, אבל עם הזמן האנרגיה מתפשטת על פני ספקטרום רחב.ב-PLC, FHSS יכול להימנע מרעש פס צר מתמשך על ידי הדבקת ערוץ ברור.זה גם מציע דו-קיום טוב עם מערכות PLC אחרות, כי התנגשות הם פחות סבירים, FSS בדרך כלל יכול לשלב את ה-ידי יישום מדויק של הסתברות של הסתברות גבוהה עם הסתברות.

Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) - טכניקה קשורה

למרות שלא שיטת ספקטרום מבוזרת קלאסית, שלDM נדונה לעתים קרובות לצד ספקטרום התפשטות עבור PLC.DM מחלק את הערוץ לתוך תת-קרקעית אוטוקונים רבים, כל אחד ממוד עם שיעור נתונים נמוך. על ידי טעינה מתאימה נתונים על תת-התעל עם יחס אותות טוב-ל-אין-אין-עד ולהימנע מאלה עם דעוכים עמוקים או הפרעה, של MD משיגה מידה דומה להתפשטות של תכונות מתקדמות (GDmain) לעתים קרובות.

יתרונות מרכזיים של Spectrum במערכות PLC

שילוב טכניקות ספקטרום מבוזר לתוך PLC מניב יתרונות מרובים קוונטיים אשר ישירות לטפל ליקויים intrinsic של ערוצי קו חשמל.

המונחים: rejection

היתרון הבולט ביותר הוא עמידות להפרעות פס צר.כי האנרגיה של אות מתפשטת על פני להקה רחבה, מפריע צר יכול רק להשחית חלק קטן של האות הכולל.עם DSSS, תהליך התואם של המקלט מפיץ את הכוח של המפריע מעל רוחב הפס הרחב, בעוד האות הרצויה מדחוס לתוך להקה צרה, וכתוצאה מכך יחס אות גבוה להפרעה לאחר ש-FLCs יכול להשיג מחסומים חסומים לחלוטין.

שיפור האבטחה והפרטיות

אותות ספקטרום רחב מופיעים כמו רעש לכל מי שלא יודע את הקוד התפוצה.זה הסתברות נמוכה של יירוט (LPI) מקש על eavesdroppers כדי לזהות או להרוס את הנתונים ללא אישור. בעוד שנתוני PLC מוגבל פיזית לקו הכוח, אותות יכולים לקרינה ולהירשם בקרבת מקום - במיוחד על ספקטרום יקר ערך בלתי מזוקק, מספק שכבה ראשונה של הגנה, משלימים נתונים חכמים, שבו יש להוסיף נתונים מאובטחים, כולל מידע מאובטחים.

המונחים: Multipath tolerance

קווי חשמל יוצרים השתקפות אותות מרובים עקב אי התאמה לא נאותה, הסתחרר, ועומסים שונים.ההשתקפות הזו גורמת התערבות בין-סימבול (ISI) להפיץ מערכות ספקטרום, במיוחד DSSS עם מקלטים של ראקה, יכול לשלב אנרגיה ממגוון דרכים באופן קונסטרוקטיבי, להפוך רב-פת לתוך רווח מגוון. רוחב הפס הרחב של אותות התפשטות גם פותרת מסלולים עם עיכובים קטנים, המאפשרים לזמן ניצול זה של מבנים אמינים יותר ואמין יותר כמו אלה מרחוק יותר מאשר אלה.

שיתוף פעולה וספקטרום

בסביבות עם מכשירים מרובים PLC (או שירותים אחרים לשתף את אותם להקות תדר), ספקטרום מתפשט מפחית הפרעה הדדית. DSSS ו- FHSS שניהם מאפשרים למשתמשים מרובים לשתף את אותו ספקטרום עם התנגשויות מינימליות אם קודים או קודים נמוכים משמש. G.hn ו-HomePagged סטנדרטים כוללים מנגנונים להתאמה ערוץ וספק מרכזי בעיצוב, אבל את ההשפעה הבסיסית של ההתפשטות הבסיסית עוזר כמה רשתות קרבה.

אתגרים ושיקולים מעשיים

למרות היתרונות ברורים שלה, יישום ספקטרום התפשטות ב- PLC אינו ללא שינויים מסחריים שהמהנדסים חייבים לנהל בקפידה.

הגדלת המורכבות והעלות

מקלטי ספקטרום מפוזרים דורשים סינכרוניזציה מדויקת לקוד התפוצה ולתדירות של נושאות. DSSS דורש מברקים דיגיטליים מהירים או מסננים מתאימים, לעתים קרובות מיושמות ב- ASICs או DSPs ביצועים גבוהים. FHSS דורש סינתנים בתדר מהיר וסידור מעגלים. רכיבים אלה להגדיל את אזורי המוות, צריכת החשמל, ועלויות חיוב של חומרים בהשוואה ל-FSK או PSK של כלכלות מתקדמות יותר.

עקשנות בנדידתו נגד רובוסטנס

הפצת האות באופן חד-משמעי מפחיתה את היעילות ספקטרלית: יותר רוחב פס נצרך לקצת מידע.עבור רוחב פס ערוץ מסוים, מערכת ספקטרום מבוזרת תהיה שיעור נתונים נמוך יותר מאשר מערכת פס צר באמצעות אותו מודולציה.ב-PLC, שבו הספקטרום הזמין הכולל מוגבל (במיוחד ביישומים צרים כמו CENC: 3–14Hz), סחר זה הופך להתאמה חריפה של טכניקות הפעלה איטיות יותר של שימוש בתדירות גבוהה יותר, אך ורק בתנאי הספקטרום, אך ורק באפקטיביים, לעומת יעילות גבוהה יותר, לעומת סטנדרטים מודרניים.

קונסולת Constraints

קווי חשמל הם אמצעי מוסדר. באירופה, CENELEC EN 50065 מגבילים את רמות האותות המועברות בלהקות ה-Fband הצר כדי להימנע מהתערבות עם שירותים אחרים. Broadband PLC בארה"ב חייב לציית ל-FCC Part 15 כללים המגבילים פליטות קרינה.מפיץ אותות ספקטרום, מטבעו, יש רמה נמוכה יותר של ספקטרום נתונים (PSD) כי הכוח הכולל מתפשט על פני להקה רחבה יותר.

סינכרון על רעש אימפולסיבי

רעש קו חשמל אימפולסיבי - החל ממנוע, דימרונים קלים, או מטען EV - יכול להיות חזק מאוד (עד כמה וולט) אבל קצר משך (<100 מיקרומטרים) מערכות ספקטרום להפיץ צריך רכישה חזקה ועוקב אלגוריתמים שיכולים לעמוד בהתפרצויות אלה ללא נעילה.אם חרוטן או preamble הוא מושחת על ידי אימפולס, את המסגרת כולה עשוי להיות אבוד מתקדם PLCs ושילוב שבבים.

להפיץ Spectrum ב- המודרנית PLC Standards and Applications

טכניקות ספקטרום מבוזרות, או במפורש או ברוח, מוטבעות בסטנדרטים העיקריים של PLC היום.

HomePello (Powerline Alliance)

HomePlug AV ו- AV2 משתמשים במודולציה אדפטיבית עד 4096-QAM. בעוד שהם לא להפיץ ספקטרום לחלוטין, הם מעסיקים טרמפ חזק עם התפשטות ספקטרלית (באמצעות קודים חוזרים) כדי לאפשר זיהוי אמין אפילו תחת רעש חמור.HomePlug ירוק PHY, המשמש רשת חכמה ו-IoT, משתמש בפשטות של DM עם שידור חובה של "רובוס"am תוכנן מראש כדי להפיץ כוח יעיל.

ג'ון (ITU-T G.9960)

G.hn הוא תקן חוט אחיד המכסה קווי טלפון, קואקס וקווי חשמל.זה משתמש שלDM עם מפת טונוס גמישה וכולל מצב חזק (נקרא "ROBO" מצב) המשלב חזרות ותדירות מתפשטת בכל תת-קרריירים.מצב זה ROBO הוא חיוני עבור estimation ערוץ ראשוני ולשלוט הודעות חייב להיות הגרוע ביותר תחת מזוודה.

PRIME ו- G3-PLC (Narrowband PLC for Smart Meters)

סטנדרטים אלה פועלים בהלהקה 42-90 kHz (PRIME) או 10-490 kHz (G3-PLC) G3-PLC משתמשת בשימוש של DM עם חזק (spread) מודולציה עבור שליטה ומסגרות משואות. PRIME משתמשת DBPSK/DQPSK אך משלבת קידוד וחיתוך אבולוציה; עם זאת, שניהם נהנים מתדירות של מגוון רחבת-הטבעת ה-DM, במיוחד בשימוש בשכבת ה-DSS עבור החסידות פיזית, במיוחד עבור ה-S.

רכב חשמלי (EV)

PLC משמש יותר ויותר לשליטה תקשורת בין מטען EV וכלי רכב (ISO 15118, DIN 70 מונד. Noise מן המדפים והחלפת ציוד כוח הוא קיצוני.פרו טכניקות ספקטרום (במיוחד חזק של מצבי DM) להבטיח כי אותות שליטה טעינה ניתן להחליף באופן אמין גם בעוד כוח זורם. PHY PHY ירוק PHY משמש לעתים קרובות, עם יכולת התפשטות שלה, המאפשרת עבור סביבת בחירה מעשית.

כיוונים עתידיים: הסתגלות וקוגניציה להפיץ Spectrum

ככל שמערכות PLC הופכות ליותר מתוחכמות, הגישות של הדור הבא של ספקטרום מתפתחות.

המונחים: Spreading Factor

במקום להשתמש בגורם מתפשט קבוע, מערכות יכולות להתאים את זה באופן דינמי על בסיס איכות ערוץ.כאשר רעש נמוך, הגורם המתפשט מופחת כדי להגדיל את שיעור הנתונים; כאשר התערבות היא גבוהה, להפיץ עלייה כדי לשמור על אמינות הקישור.זה כמו גם הסתגלות מודולציה הסתגלות של מ. בשילוב עם estimation ערוץ בזמן אמת, ספקטרום התפשטות הסתגלות יכול להתאים את ההיקף המסחר בין באמצעות והחזקה על בסיס חבילת.

המונחים: Spectrum Spreading

נקודות קו-קוד קוגניטיביות יכולות לחוש את ספקטרום קו החשמל, לזהות להקות כבושות או רועשות, ולהתפשט באופן פעיל רק על החלק הנקי של הלהקה.זה הולך מעבר FHSS באמצעות דפוס התפשטות דינמי שממנע התערבות תוך מיקסום השימוש ב- רוחב פס. אב-טיפוס מחקר הראו שיפורים משמעותיים בשיעורי נתונים נוחים (עד 50% יותר) בהשוואה להפצת קבועות בפריסות חכמות.

MIMO ו-Space-Time Spreading

עם חוטים מרובים בקו חשמל (למשל, חם, נייטרלי, קרקע), טכניקות MIMO ניתן להשתמש. קודים בלוקים של חלל (כמו Alamouti) להפיץ את האות בשני הזמן והממד המרחבי, מתן רווחים. בשילוב עם תדירות הפצת תדר, זה יכול להציע קישורים חזקים מאוד עבור תשתיות קריטיות. Ghn specifies מלא MI (עד 4× 4x בפרופילים מסוימים, הם ספקים להתחיל להשתמש שבבים אלה.

מסקנה

טכנולוגיית ספקטרום מבוזר הוכיחה להיות אבן הפינה לתקשורת אמינה Power Line, להפוך את אחד ערוצי התקשורת העוינים ביותר למדיום בר קיימא עבור רשתות בית במהירות גבוהה וקישורים ברשת חכמה בתדר נמוך.על ידי מסחר יעילות ספקטרלית עבור חסינות הפרעה, להפיץ ספקטרום - בין אם הוא מיושם כמו DSSS, FHSS, או מוטבעים בצורות החזקות יותר של DM - מערכות PLC כדי לפעול באופן אמין שבו פתרונות תקשורתיים ומניעה, ממשיכים להיות יותר, כדי לפתח מורכבות, ולהוביל, להמשיך אלגוריתמים, ישרוד יותר, כמו אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, כמו גם אלגוריתמים של פונקציות מורכבות יותר, אלגוריתמים של פונקציות אבטחה, או להתגבר על ידי אלגוריתמים מגנטית אבטחה מורכבות יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, או להתגבר על ידי אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים של פונקציות אבטחה מורכבות יותר, או אלגוריתמים של מערכות אלגוריתמים של מערכות אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים של מערכות אלגוריתמים חזקים יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, כדי למנוע אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים של מערכות אלגוריתמים של מערכות אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים מתקדמים יותר, אלגוריתמים של

(ב) [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]] [ה]]] [ה']'[ה']'[ה]']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']'[ה']''']'[ה']'[ה'[ה']']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ה'[ה'[ה'[ה']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']'['[ה