מבוא ל-FSK ב- Power Line תקשורת לאינטגרציה חכמה של רשתות חכמות

הרשת החכמה מייצגת שינוי מהותי מרשתות חשמל מסורתיות לרשת תקשורת אינטליגנטית, דו-צדדית.במרכז טרנספורמציה זו היא הצורך בהעברת נתונים אמינה, יעילה בעלויות על פני תשתיות חלוקת החשמל. Power Line תקשורת (PLC) התפתחה כטכנולוגיה קריטית, המאפשרת לנתונים לנוע על פני כבלי חשמל קיימים ללא צורך בהתאמות ייעודיות.

מערכות FSK ב-PLC

יסודות תדירות שינוי מפתח

(FSK) היא טכניקה דיגיטלית של מודולציה שבה נתונים בינאריים מקודדים על ידי שינוי תדירות אות נושא בין שני ערכים שנקבעו מראש. A לוגי "0" מיוצג בדרך כלל על ידי תדר אחד (ה-FLT:0spacecost Cost FLT 1) ו"1"מ" על ידי אחר (FLT:2markFBuild) שיוצר בדרך כלל על ידי תדר אחד (FLT 3), כלומר, 000, 000, 000) נמוך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קלות, 000, 000 קלות, 000 נמוך, 000, 000, 000 קלות על ידי שימוש בתדירות גבוהה, 000 עבור פשטות על פני פשטות על ידי שימוש בתדירות גבוהה יותר, 000 נמוך של קוד פתוח נמוך, 000, 000, 000, 000 נמוך, 000, 000 נמוך של כוח נמוך, 000 נמוך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 עבור נמוך, 000, 000, 000, 000 עבור פיזור נמוך של קוד פתוח נמוך, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 קל יותר, 000, 000, 000 קל יותר, 000

כיצד FSK פועל בערוץ Power Line

קווי חשמל מעולם לא נועדו לתקשורת נתונים; הם רועשים, מעוכבים ערוצים עם נקודות גישה מרובות ועומסים בלתי צפויים.FSK מצטיין בסביבות כאלה כי מעברי דומיין הם פחות רגישים לרעש מפוכח ותנודות מתח בהשוואה למודולציות המבוססות על הפיכה (FSK) משתמשות בקובץ המסונן על ידי סימון או תדירות, או שימוש בתדירות גבוהה יותר כדי לשנות את ה-Facipects.

השוואה עם אחרים Modulation Schemes

בעוד FSK נשאר פופולרי עבור יישומים נמוכים ל-medium נתונים (בדרך כלל עד 19.2 kbps ב-FLC ), מערכות מודרניות לעתים קרובות להשתמש ב- Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) עבור גבוה יותר באמצעות זיהוי (עד כמה מגבלות בקרה על בסיס נתונים), עם זאת, FSK מציע יתרונות ברורים במתקני חשמל פשוטים יותר: יעילות נמוכה, עיבוד מינימלי, תאימות, והתאמה אישית עם רמות הפעלה מתקדמות של FMRS) עם עלויות בקרה גבוהות יותר, ו-FLC (ברמה גבוהה יותר, ו-FS) ו-FLCS) גבוהה יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת יותר, לעומת יותר, לעומת מספר גבוה יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, על גבי מספר תשלומים אוטומטיים יותר, עבור רמות בקרה גבוהה יותר, על גבי מספר תשלומים מתקדמות יותר, על גבי מספר גבוה יותר, על גבי מספר גבוה יותר, על גבי מספר תשלומים מקוונים של נתונים של נתונים של נתונים של נתונים של נתונים של נתונים של מערכת בקרה גבוהה יותר, על גבי מספר גבוה יותר, לעומת זאת, לעומת זאת, על גבי מספר גבוה יותר, על גבי מספר תשלומים מקוונים של נתונים של שימוש ב-ידי שימוש

היתרונות של FSK ביישומים חכמים של גריד

רובה של מול קו כוח

ערוץ הכוח מתבדח עם רעש אימפולסיבית מהחלפת מכשירים, עיוות הרמוני מעומסים לא ליניאריים, והתערבות פס צר ממקור תדר רדיו.מגוון התדרים הטבוע של FSK מאפשר לו לסבול רמות רעש משמעותיות. כי המודולציה מבוססת על שינויים בתדרים ולא על שינויים בעצימה, עלייה פתאומית של מתח עלולה ליישב את המקלט, אך לא תשחית את המידע הנוסף, FSK יכול להיות מיושם באמצעות שגיאה מהירה יותר.

עלויות נמוכות ועלויות נמוכות

ניתן לבנות מודמים FSK באמצעות מרכיבים מחוץ ל- LM567 כגון coder טון LM567 או מיקרובקרים יעילים בעלי זיהוי תדר משולב.האלגוריתמים המנוונים וההדגמה הם קלים, הדורשים מינימום זיכרון ובקרת עיבוד כוח.זה מתורגם להורדת עלויות תשלום של חומרים עבור מכשירים כגון מ"מ חכמים, חיישנים, ופעולות.עבור שירותים ללא תשלום של עד 50 נקודות זכות) או ירידה משמעותית (FENC) כמו פשטות) אפילו ניכויים (מינימום של עלויות פשטות (D) או פשטות (D) פשטות (D) או פשטות נמוכה יותר של 15 פשטות) פשטות של עלויות תשלום (FEN) או פשטות (D) או ירידה של עלויות יעילות לתקני חיוב נמוך יותר של 15 ניכויים של 15 ניכויים) באופן כללי של עלויות תשלום של עלויות תשלום נמוך יותר של עלויות תשלום (FENC1, כולל של עלויות יעילות עבור מכשירים סטנדרטיות) באופן כללי (FENC1, כולל של עלויות תשלום עבור מכשירים סטנדרטיות) עבור מכשירים סטנדרטיות (מינימום של עלויות תשלום עבור מכשירים סטנדרטיות) עבור מכשירים סטנדרטיות) עבור מכשירים סטנדרטיות (מינימום של 15 ניכוי עלויות תשלום עבור מכשירים סטנדרטי

צריכת חשמל נמוכה

חיישנים המופעלים על ידי סוללה או אנרגיה ברשת החכמה (למשל, צגים בלחץ מרחוק על גבי מכשירים מרכזיים מים או חיי רטט על הטרנספורמציה) נהנים מדרישות הכוח הנמוכות של FSK.המעביר יכול להיות מתוכנן לפעול במצב פרץ, מתעורר רק כדי לשלוח כמה מחסנים של נתונים לפני שחזר לישון.

תאימות עם קיימות תשתיות

שירותים רבים כבר יש מורשת של מערכות PLC מבוססות FSK לשליטה מרחוק וטלמטורי של פורצי מעגל, בנקים capacitor, ו הרגולטורים מתח. integrating מכשירים חדשים ברשת חכמה עם רשתות קיימות אלה הוא פשוט כי FSK מודולulation הוא לאחור תואמים את הלהקות החדשות ללא מתאם נתונים ישן יותר באמצעות תוכנית תדר ופרוטוקול זה אפשרי עבור רשתות מתקדמות יותר.

אתגרים ופתרונות

תדירות ההתערבות ו Noise Mitigation

למרות עמידות הרעש שלה, FSK אינו חסין להפרעות של מכשירים אחרים יחד על קו הכוח, כגון החלפת חשמל מחלף, דימרטים, או כונן מנוע חשמלי.מקורות אלה יכולים לייצר הרמוניים החפיפה עם סימן FSK / תדרי שטח אוטומטיים (אך) כדי להפחית את תדירות הסתגלות של מערכת ההפעלה (pSK) באופן קבוע) כדי להגדיל את הספקטרום או את הגישה הפשטנית של תדרי ראייה פשוטה (pQ) כדי להפחית את הגישה הקלה עלות).

מגבלות בנדידות והורדת Data Rate Trade-offs

תקנות Narrowband PLC מגבילות את רוחב הפס הכבושה.לדוגמה, CENELEC A-band מכסה 3-95 kHz עבור כלי חשמל, בעוד FCC חלק 15 מאפשר 10-490 kHz עם FSK, הערוץ ספאק חייב להיות רחב מספיק כדי למנוע חפיפה בין אותות ותדירות שטח, אשר מגביל את קצב הסמל המקסימלית של FSK1, הפועלת ב-Bps, משתמש בתדירות גבוהה יותר של 2K.

אותות כניסה ורשת Reach

קווי חשמל מציגים תנופה תלויה בתדרים גבוהים יותר.טווח ארוך, מעגלי סניף, ופספי עקפים יכולים להפחית את עוצמת האות לרמות בלתי ניתנות לגילוי.במתקנים חכמים מבוססי FSK, חוזרים ממוקמים לעתים קרובות כל כמה קילומטרים או במטען הפצה כדי לתקן את האות (עם זאת, חוזרים אלה יכולים להיות מכשירים רגנרטיביים פשוטים כי לזהות את הדופק המקורי FSK ו remitrence מחדש על פרוטוקולים).

חוסר התאמה ושילוב של יעילות

הדחף של קו כוח משתנה באופן נרחב בהתאם לעומסים המחוברים, זמן של יום, וגורמים עונתיים. משדר FSK חייב להיות משותף לקו באופן הממזער את השתקפות האות וממקסם את העברת החשמל. מלומדים אינדוקטיביים (המתראות הנוכחית) נפוצים גם כי הם מספקים בידוד גליוני ויכולים לסבול זרמים גבוהים.

יישומים של FSK- Based PLC ב Smart Grid

תשתיות מתקדמות (AMI)

מערכות AMR/AMI כבר מאימצים מוקדמים של FSK PLC.כיום, מיליוני מטרים ברחבי העולם משתמשים ב-FSK כדי להעביר נתונים לצריכת מרווחים, קצב השימוש בזמן, והודעות מחוץ ל-FSK נמוך (בדרך כלל 600-9600 bps) מספיקים עבור שיחות יומיומיות או שעה מאלפי מטרים מחוברים בכוכב או בקונדופוניקה.

אוטומציה וזיהוי

FSK PLC משמש לפקח ולבקר על מכשירים אלקטרוניים אינטליגנטיים (IEDs) כגון re Closers, Partalizers, ו- capacitor בנק בקרים.מכשירים אלה מתקשרים לעתים קרובות באמצעות פרוטוקול DNP3 על מצב פס צר FSK. כאשר מתרחשת תקלה מספיקה, ההשפעה IED יכולה לשלוח אות נסיעה במליפים, מה שמוביל לתיאום.

תאורה רחוב ואינטגרציה עירונית חכמה

ערים לפרוס FSK PLC עבור בקרת אור רחוב וניטור.כל luminaire מוטבע עם מודם PLC (לעתים קרובות באמצעות C-band או FCC) שניתן לטפל בהם באופן פרטני. Commands כדי להפוך אורות על / off או dim מועברים באמצעות חבילות ניהול FSK. Feedback לאשר מצב מנורה וצריכת חשמל הוא חזר.פשטות של FSK מאפשר בקרים כדי להיות מצריך פונקציות מהירות אחרות, כמו תחבורה פיזית, ללא תשלום, כמו כיסוי רכב פתוח.

רכב חשמלי (EV)

ככל שאימוץ EV גדל, הכלים צריכים לנהל עומסי טעינה כדי להימנע מעומסים טרנספורמטיביים. FSK PLC ניתן להשתמש בכבל הטעינה (תקן J1772 כולל אות טייס, אבל כמה עיצובים מוסיפים FSK עבור נתונים) כדי לתקשר בין הרכב למטענים, או בין המטען לבין מערכת ניהול מרכזית.

פרספקטיבה עתידית ואבולוציה

שינוי הסתגלות וגישות היברידיות

כדי להתגבר על המגבלות של FSK סטנדרטי בסביבות רעש צפופה, החוקרים מפתחים FSK אדפטי (A-FSK) שבו אותות הסימן והמרחב נבחרים באופן דינמי על בסיס חישה ערוץ.העבר הראשון מקשיב לרעש על תדירות המועמד ובוחר את יעילות נקייה ביותר.טכניקה זו משתפרת באמצעות חישוב ואמינות ללא מורכבות מוגברת.

שילוב עם IoT ו-5G

FSK PLC יכול לפעול כגיבוי זול למכשירים IoT שאולי אין קישוריות סלולרית ישירה. A שער מצויד עם FSK PLC מודם לאסוף נתונים ממאות חיישנים ומעביר אותו לענן באמצעות 4G/5G או לוויין. זה מרחיב את הגישה של רשת חכמה לאזורים כפריים שבהם כיסוי סלולרי הוא ספאאר, אך קיים יותר, הופעתה של מערכת ההפעלה NBS נמוכה של שימוש בתכונות פשוטות (NBS) עם קווי חשמל מאוחדות (N) עם קווי חשמל מאוחדות) עם מסגרת פשוטה, אך ורקמותקינטקטיבית (NBS) עם מסגרת חשמל אחידות) ו-Fentidice) עם מסגרת חשמל אחידה-SKS) עם מסגרת חשמל אחידה-Fentidice-Fentidice-Fentidance) עם גישה פשוטה, אך היא הרחבה של תכונות פשוטות, אך היא הרחבה של מערכת פשוטה, אך היא מספקת, אך היא מספקת, אך מאפשרת גישה פשוטה, אך היא הרחבה של מערכת הפעלה של מערכת הפעלה של תכונות פשוטות, אך שימוש ב-FentidowstERBSKSKSBSKSKSKSBSKSKSKSKSKSBSKSKSKSKS

סליחות וסטנדרטיזציה

(התקני הבינלאומי) ממשיכים לחדד את מפרט PLC עבור FSK, את ה-FLT:0;0.05:015Kate: RLT 1 סטנדרטי עבור פס רחב על פני קו החשמל אינו מכסה ישירות את פס FSK, אבל FLT:2PRIMEFLT 3 ו-FLT 4G3-PLKFIRFIRFIRFIRFIRFIRFIRECT: 5 תקנים לשימוש צר של , כמו FIFERIERIFERIFERIFERIFERIFERSERSERIFERIFERIFERSERIFERIFERSERSERSERSERSERSERSERSERSERSERSERSERSERSER , למשל:

מסקנה

תדירות Shift Keying נשאר מודולציה עבודה עבור תקשורת קו חשמל ביישומים רשת חכמה, המציע איזון ייחודי של עלות, פשטות, ועוצמה. בעוד זה לא יכול לספק את שיעורי הנתונים הגבוהים של DM, האמינות המוכחת שלה בערוצים חזקים קו כוח עושה את זה הכרחי עבור בקרה ביקורתית ומשימות ניטור. כמו רשתות חכמות מתפתח לקראת דיגיטציה גדולה יותר ואינטרנט של דברים, FK מבוסס PK ישמשוכימות נמוכה כדי להבטיח סוללות רשת גבוהה, במיוחד כדי להבטיח סוללות רשת גבוהה יותר, אבל בטוח להישאר גמישה.