מימון תקשורת Power Line

Power Line תקשורת (PLC) הופכת את המתפתל החשמלי שכבר קיים בבניינים למדיום שידור נתונים.במקום להתקין כבלי תקשורת ייעודיים או להסתמך רק על רשתות אלחוטיות, PLC משתמש באותם מוליכים נחושת המספקים כוח נוכחי (AC) לשקעי קיר ולתיקון. גישה זו צברה מערכת הפעלה באוטומציה של בנייה חכמה, כי היא מפחיתה מורכבות ועלויות נסיגה נמוכות יותר.

העיקרון שמאחורי PLC הוא פשוט: אות נושא גבוה (בדרך כלל בטווח של עשרות קילוולץ למספר מגה-הרץ) הוא סופר-ממוזג על תקן 50 הרץ או 60 הרץ קו גלפורציה כוח. בקצה המקבל, מעגל עומס מפריד בין אות הנתונים של אות הכוח, ומאפשר לתקשר ללא הפרעה לתפקוד העיקרי של מערכת החשמל המוקדמת של 1920.

« הקשר היסטורי ואבולוציה

שורשי PLCs נמצאים בתעשיית הכלים, שבו חברות כוח השתמשו אותות שליטה קרוע כדי לנהל עומסים מחוץ ל-peak. אלה מערכות מוקדמות המופעלות על שיעורי נתונים נמוכים מאוד (כמה ביטים לשנייה) והשתמשו בסימנים פשוטים של כוונון מתון.כטכנולוגיית מוליכים למחצה מתקדמת, PLC התפתחה כדי לתמוך בנתוני גבוה יותר ותכניות מודולציה מתוחכמת יותר.

כיצד PLC עובד בבניית הסביבה

במבנה טיפוסי, רשת החשמל מורכבת ממערכת הפצה תלת-פעמה או יחידה-phase המסורית את הפאנל הראשי לעיגולים מרובים הרץ. pLC מודמים בכל אחד מהצומת מזרקת אות נושא מוכלל על הקו.האות propagates דרך ה- LCing ומגיעה ל-PTS אחרים באותו שלב.

תדירות בלהקות ושיקולים

הגופים הרגולטוריים ברחבי העולם כופים מגבלות מחמירות על העברת PLC ל-1984 כדי למנוע התערבות עם שירותי רדיו מורשים.באירופה, ה-UCTFLT:0Hz CENCELEFLT:1 , תקן EN 50065 מחלק את 3 kHz ל-148.5 kS Band לתוך תת-bands: A (9KHz ל-95 kHz) לשימוש, B (95 k ל-125 k) עבור יישומים מסחריים, CRCC (C) ו-C.

Frequency Shift Keying (FSK) ב- Depth

תדירות Shift Keying (FSK) היא טכניקה דיגיטלית מודולציה שבו תדירות מיידית של אותות נושאת משתנה בין ערכים דיסקרטיים לייצג נתונים בינאריים. בצורתו הפשוטה ביותר, תדירות אחת תואמת ללוגיקה "0" ועוד ללוגיקה "1" FSK מתאים היטב ל- PLC, כי הסביבה החשמלית מאופיינת על ידי רעש אימפולסיבי, הפרעה צרה, ותדירות מספקת אותות מעצימות של שפעת הנגרמת על ידי קדחתנות מתמדת של זיהומים.

הייצוג המתמטי של אות FSK עבור נתונים בינארי הוא: s(t) = A * cos(2 ⁇ f i t + ⁇ ), שבו f i לוקח על אחד משני תדרים (או יותר) בהתאם לסמל קלט.הדמודור יכול להיות מיושם במשותף (באמצעות לולאה שלב נעול) או לא-הרנטי (באמצעות גלאיים) עם פחות נפוץ כדי להיות נפוץ על ידי PLCRicertexertexted.

Binary FSK (BFSK)

Binary FSK משתמשת בשני תדרי נושא: f0 עבור בינארי "0" ו f1 עבור בינארי "1" את התכווצ בין תדרים ( ⁇ f= f1 - f0) קובע את מאפייני הביצועים העיקריים.כאשר ⁇ f הוא לפחות שווה לקצב הסמל, האותות הם אוטגוניים, כלומר, קורל צלב שלהם הוא אפס. Orthoal BFSK משיגה את אותה הסתברות נמוכה (Gate) כמו גם אמצעי אבטחה לבן, עושה שימוש בתדירות נמוכה של צבע אוטומטי, עושה את זהה (Den-Acc-Acc-Rate)

ביישום מעשי PLC, BFSK מודמים לפעול בשיעורי נתונים מ-1.2 kbps עד 38.4 kbps.המעביר משתמש ב-oscillator מבוקר מתח (VCO) או מסנתז דיגיטלי ישיר (DDS) כדי ליצור את התדרים הדרושים.המקבל בדרך כלל משתמש בנק של מסנני חפיסות עקב גלאים קטנים, או מעגל זיהוי אפסי שמשתנה בין הפסקות של נקודות קצה, במיוחד, כגון: Bacting, או , הוא מהפך של שליטה על גבי , או מצעים פשוטים של סטים של סטיישן BEXS, או , במיוחד, או , או , כגון , הוא למעשה, או , כגון , או , הוא למעשה, כגון: Bact של סטיישן Bact של סטיישן Bact עבור , או , או , או , או , או , הוא מתואם של סטיישן BEXST של סטולר, הוא למעשה, או , כגון , הוא למעשה, כגון קובצי בקרה פשוטה של סטיישן Bact עבור , כגון מחסנית של סטולר, כגון קובצי Bact עבור טרה-Fact של סטפנית של סטפני מחסנית של סטפני

Multi-Frequency FSK (MFSK)

Multi-Frequency FSK (הנקרא גם M-ary FSK) משתמש בתדרים נפרדים M לשדר 2(M) ביטים לסמל.לדוגמה, 4FSK משתמש בארבעה תדרים כדי לשדר 2 ביטים לסמל, להכפיל את שיעור הנתונים בהשוואה ל- BFSK עבור אותו קצב מסחר. MFSK ליעילות כוח: M, ככל העולה, רוחב הפס הנדרש, מרחיב את קצב חילוף החומרים העלולים להפחתה של אנרגיה, אך ורק בתנאי התקני אבטחה קצרים.

יישומי MFSK טיפוסיים עבור PLC משתמשים בערכים של 2, 4, 8, או 16. סדר גבוה יותר MFSK (M ⁇ 32) משמש לעתים רחוקות כי רוחב הפס הנדרש על פני CENELEC או FCC להקות. בפועל, 4FSK ו 8-FSK הם נפוצים עבור יישומים כמו תתמטר ותגובה הביקוש, שבו מתון באמצעות (עד 100b) הוא צורך בדגימות מהירות (קוד פתוח) נמצא בשימוש לעתים קרובות על פני מבנה קוד פתוח (קוד פתוח).

שלב רציף FSK (CPFSK) וגאוסיאן FSK (GFSK)

סטנדרטי FSK יכול ליצור הפסקות שלב פתאומיות בגבולות סמל כאשר תדירות משתנה באופן מיידי.פסקות אלה מרחיבות את טווח האות, הגדלת פליטות מחוץ לפס וסיכון התערבות עם ערוצי PLC הסמוכים. שלב רציף FSK (CPFSK) מבטל בעיה זו על ידי שמירה על המשכיות שלב במהלך מעברי תדר.השלב משתנה באופן חלקה, אשר מחסמצמצנח את הצד הצדדיות והפחתת רוחב הפס הנדרש לשידורי.

Gaussian FSK (GFSK) לוקח את הרעיון עוד על ידי סינון הדופקים נתונים בסיס עם מסנן בצורת Gaussian בצורת נמוך קופס לפני המודולציה. מסנן זה חלק את מעברי התדר אפילו יותר, לייצר ספקטרום קומפקטי שמתאים הדוק בתוך מסכות רגולטוריות. GFSK משמש באופן נרחב ב- Bluetooth ומערכות אלחוטיות קצרות אחרות, אבל הוא גם מוצא באימוץ מתקדם עבור כמה מבנים חכמים.

FSK for Smart Building

אוטומציה של בניין חכם כוללת את השליטה וה ניטור של תאורה, חימום, אוורור, מיזוג אוויר (HVAC), אבטחה, ניהול אנרגיה ומערכות בנייה אחרות. FSK מבוסס PLC תומך יישומים אלה על ידי מתן עמוד השדרה תקשורת כי coexists עם תשתית כוח.הטכנולוגיה היא במיוחד מושך עבור רטרוfiting מבנים קיימים, שבו הוספת חוטים חדשים הוא משבש יקר.

רשת בניין חכם טיפוסית PLC משתמשת מאסטר-עבד או טופולוגיה עמיתים-על-פני-peer. A Central or Controller Interfaces with the Building Management system (BMS) ומתקשר עם נקודות מבוזרות (רגישים, פועלים, מ"ר) על קווי הכוח.התקשורת בקרת גישה (MAC) משתמשת לעתים קרובות בגישה חושית מרובות עם התנגשות (MA / CA) או זמן משותף של רשתות FIRCC (TEN) כדי לנהל את רמות הגישה של 2.

תאורה מערכות

בקרת תאורה מייצגת את אחד הבסיסים המותקנים הגדולים ביותר של PLC במבנים חכמים.FSK מבוסס PLC מודולים מוטבעים בנהגי LED ומגישים קיר מתקשרים ליישום דיטינג, דיקור, קצירת אור יום, ותזמון.שיעור הנתונים הנמוך יחסית של BFSK (למשל, 9.6Kps) מספיק עבור שליחת DALI-2 (Digital address) על מנת לקבל שליטה בלעדית על קו חשמל ייחודי (SK) ללא שליטה על גבי קו בודד) או על גבי קו בודד, מאפשר שליטה בודד, ללא בקרה בודד של שליטה על פני קו בודדת על פני קו בודד, או שימוש ייחודי של בקרה בודד, מאפשר שליטה על גבי קו בודד של BmmerSKSK) מאפשר ל-SKSK (למשל, מאפשר ל-SKSKSK) מאפשר גישה ייחודית, כלומר, ⁇ (למשל, ⁇ ) הוא מספק גישה ייחודית, שימוש בתחנות כוח ייחודי של מערכת הבקרה על פני קו הגנה בודדת (למשל, שימושית (למשל, שימושית (למשל, 9.6Kast) הוא מספק גישה ייחודית, שימושית (למשל, 9.6Kps) הוא מספיק עבור בקרת אבטחה בודדת (למשל, ⁇ ) הוא מספק עבור בקרת אבטחה בודדת (C

HVAC ניטור ובקרה

מערכות חימום וקירור נהנים מ- PLC על ידי הפעלת בקרת טמפרטורה מבוססת אזור, הפעלת לחות יותר, ודיווח סטטוס ציוד. FSK מודמים לחבר thermostats, נפח אוויר משתנה (VAV) בקרי קופסה, וממשקי משאבת חום למרכז BMS. צריכת הכוח הנמוכה של FSK Transceivers היא בעלת ערך במיוחד עבור חיישן אלחוטי מופעל סוללות, אשר גם להשתמש PLC כמו גיבוי או כמה שניות מסחר.

ניהול אנרגיה ומחיקה

מעקב אחר אנרגיה ומדורגים מסתמכים על PLC לאסוף נתוני צריכת מסוחרים בודדים או מעגלים. pLC מבוסס FSK מדווח על השימוש ב- וואט, מרווחי ביקוש, ומדדי איכות כוח לרכז נתונים מרכזי. רוחב הפס הצר של FSK אינו הגבלה עבור יישומים ממריצים, כי דמי הנתונים למטר קטן (בדרך כלל כמה על ידי דוח לטווח ארוך).

תוכניות תגובה לדרוש גם למנף PLC לשלוח אותות לשפוך עומס מהשירות או מנהל בניין כדי לטעון שניתן לתכנת כגון תנורי מים, מזג אוויר, ומטענים EV.הההה הדטרמיונית של PLC מבוסס FSK (בדרך כלל מתחת 100 מ"ר לשנייה עבור חבילה אחת) מאפשר תגובה מהירה להפחתה של אירועים.

אבטחה וגישה

קוראי כרטיס, מנעולים דלתיים וחיישנים חדירה יכולים לתקשר על הכוח הקיים המתפתל באמצעות FSK-PLC. זה מבטל את הצורך במינוי אבטחה ייעודיים וסימולציות מתקנים במבנים עם קירות קונקרטיים או מכשולים אחרים שמונעים אותות אלחוטיים. בעוד שקצב הנתונים הוא צנוע, בקרת הצפנה (קורד סטריפטים, פתח/סגור, מעוררי) יוצרים מסרים קצרים שמתאימים בתוך מבנה האבטחה המתאים ל-FLCS-12.

ניתוח ביצועים של FSK- Based PLC

קביעת הביצועים של FSK-PLC בסביבת בנייה דורשת הבנה של ליקויי השכבות הפיזיות: רעש תוספת, השתקפות רב-פת עקב אי התאמה לקויה, ועלייה בתדירות תלויה במהנדסים משתמשים במדדים כגון יחס אות-לא-אין (SNR), שיעור שגיאות (ER), וקצב שגיאות (PER) כדי לאפיין איכות והגדרת פרמטרים של עיצוב מערכת.

המונחים: noise Immunity and Signal-to-Noise Ratio

קווי חשמל נושאים סוגים שונים של רעש: רעש לבן רקע (בדרך כלל Gaussian), רעש אימפולסיבי מאספקת חשמל מחוספס ובקרי מנוע, והפרעות פס צר מתחנות שידור או מערכות אחרות PLCK הוא פחות רגיש לחלוטין לרעש אימפולסיבי מאשר סדקים CK מבוסס על מפונק כי המידע מקודד בתדירות קצרה עשוי להתפוצץ במרחק של 35 נקודות תורמות, אך לעתים קרובות לא יכול לשחזר את התדירות של תאים אופיינית של CB CK מאשר את ה-DS, אך לא יכול לשחזר את התדירות של 15BS CELEC מראה באופן קבוע, כי הוא מסוגל לשחזר את מספר זה יכול לשחזר את מספר כפול של 15B CELEC באופן קבוע, כי הוא מסוגל לשחזר את התדירות של 15B CELEC באופן קבוע, אך לעתים קרובות לשחזר את מספר קודמו של 15B CLLC של תפקוד באופן קבוע, אך לעתים קרובות לשחזר את מספר כפול, אך לעתים קרובות לשחזר את מספר כפול של תאים אופיינית של תאים אופיינית של תאים מקודמת, כי הוא רק אם לא יכול לשחזר את מספר כפול, אך ורק אם לא יכול לשחזר את מספר כפול של 15B CELEC של ספירת של תאים אופייני של 15B CELEC של ספירת, כי הוא מסוגל

הנכס הקבוע של FSK מאפשר למגבר השידור לפעול ליד השכור מבלי להציג עיוות, למקסם את כוח הפלט למגבלות רגולטוריות נתונה.זהו יתרון מעשי על QAM או שלDM, הדורשים מגבר ליניארי עם גיבוי משמעותי כדי להימנע מדמייפת.

דירוג נתונים ושיקולי דרך

שיעור נתוני הגלם של מערכת FSK-PLC נקבע על ידי קצב הסמל וצו המודולציה.שימוש ב- BFSK ב 9.6 kbaud מניב 9.6 kbps.שימוש ב- 8-FSK באותו קצב ה-Bud מניב 28.8 kbps (3 סיביות ל- 9.6K kbaud) עם זאת, בפועל באמצעות יישומים גלויים על ידי יישומים נמוכים יותר מ-Fbpbsp; 1D (p) ל-p) ל- Cpbps (p) עם רמה אחת של מערכת בקרת אבטחה מתאימה של LCS (pbps) עם LCD) עם LCD (p) עם LCS (p) עם cc-p1 LCD) עם cc-pbps (p1 cc-pbps (p) עם 9.6 kbps) עם LCK עם LCD) עם cc-pbps עבור 9.6 kbaud 9.6 kbaud 9.6 kbaud cc-pbps עבור 9.6 kbaud 9.6 kbaud 9.6 kbaud cc-pbps עבור 9.6 kbaud 9.6 kbaud

שיעור שגיאות (ER)

בערוץ AWGN, ה- ER של sc מזוהה באופן קוהרנטי על ידי AWGN ו- BFSK טיפות (ה- BFSK באופן אוטומטי, ניתן על ידי AWGN = 0.5 * R(Eb/N0), כאשר Eb/N0 הוא האנרגיה לקצת ליחס צפיפות כוח 9.5BN דורש מעט גבוה יותר עבור Eb/Nb, אך ההבדל הוא דורש שיפור של 1/101.

השוואה עם טכניקות אחרות

בעוד FSK הוא מועמד חזק לבניית חכם PLC, הוא מתחרה עם כמה תוכניות מודולציה אחרות.הבנת ה- Trading-offs מסייע למהנדסים לבחור את הטכנולוגיה הנכונה עבור יישום מסוים.

FSK לעומת שלב Shift Keying (PSK)

PSK מקודמת נתונים בשלב של המוביל, המציע יעילות ספקטרלית גבוהה יותר מאשר FSK עבור שיעור נתונים מסוים. Binary PSK (BPSK) דורש חצי רוחב הפס של BFSK עבור אותו הדבר באמצעות לוח. עם זאת, PSK פגיע יותר לרעש שלב מסוים המוצג על ידי מהפך כוח, הפיכה קפיטלטיבית, ועיוות אפס חוצה.

FSK לעומת Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)

(DM מחלק את הספקטרום הזמין ל- G3-PLC ו- PRIME מציעים שיעורי נתונים מעל 100 מתגים וניתן להתאים לתקני DAM של DAM של DAM של DAM DAM מבוססי PLC המבוססים על PLC כגון G3-PLC ו- PRIME מציעים שיעורי נתונים מעל 100 kbps ויכולים להתאים לתדירות גבוהה יותר של GSTO-SK, אך גבוהה יותר, ללא לחץ עלות נמוכה יותר (p-FD) גבוה יותר, אך גבוהה יותר, אך גבוהה יותר, אך גבוהה יותר, אך גבוהה יותר, אך גבוהה יותר, אך גבוהה יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, כלומר, עלות גבוהה יותר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, עלות נמוכה יותר, על ידי הפעלת לחץ מיקרו-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-FD-bitcLT-SLT-S-S-SK.

FSK לעומת ההרחבה Direct Sequence (DSSS)

DSSS מכפיל את אות הנתונים על ידי קוד הפצת פסאודו-ראן, הפצת האנרגיה על רוחב פס רחב.זה מספק חסינות מצוינת להפרעות פס צר ומאפשר למשתמשים מרובים לשתף את אותו ערוץ (חלוקת מספר רב של גישה, CDMA), עם זאת, DSSS דורש התייחסות קוהרנטית מספקת עבור despread, ואת המקלט חייב לרכוש סינכרוניזציה קוד לפני ההדגמה.

יישום אתגרים ואסטרטגיות מייגציה

פיזור FSK-PLC בבניינים אמיתיים מגלה כמה אתגרים מעשיים.כתובת אלה דורשת תכנון זהיר של חומרה מודם ואת הארכיטקטורה של הרשת.

אות אטמונציה והתאמה

כבלי קו חשמל נועדו עבור 50 / 60 הרץ חשמל שידור, לא עבור אותות נתונים גבוה ⁇ .המנע האופייני של בנייה חיוט בדרך כלל משתנה בין 30 ⁇ ו 150 ⁇ , בהתאם למדד החוט, סוג בידוד, ותנאי העומס.זה גורם ערפל זה גורם השתקפות אותות גלי עמידה, המוביל לאשים בתגובה.

תאימות אלקטרומגנטית (EMC)

אותות PLC יכולים קורנל מ- unshielded wiring להפריע מקלטי רדיו סמוכים, במיוחד בלהקות השידור בין 150 kHz ל- 30 MHz. תקני רגלול מגבילים את רמות פליטה המרביות המבוצעות והקרינה.FSK מודמים חייבים לכלול מסנפים נמוכים בפלט השידור כדי לדכא את ההאקרים ולהקטין את פליטות ה-of-band.

Topology and Roting

רשתות חשמל הן בדרך כלל בנוי עץ, עם סניפים להאכיל חדרים ורצפות שונים.אות נוסעים לתוך ענף אחד לא יכול להגיע למכשירים על ענף אחר אם הדחף בצומת הוא בלתי נסבל.עיצוב רשת צריך למזער את מספר הענפים בין צנייני תקשורת.כאשר סניפי תקשורת הם בלתי נמנעים, החל דרך זוג בעל יכולת יכולת קיבולת PLC בלוח ההפצה יכול לשפר את הקישוריות.

מגמות עתידיות ופיתוח

PLC מבוסס FSK ממשיך להתפתח לצד ההתקדמות בייצור Semiconductor, עיבוד אותות דיגיטליים ובניית תקני אוטומציה. בעוד FSK לא יתאים את שיעור הנתונים שיא של DM, הפשטות, האמינות שלה, וכדאיות עלות להבטיח רלוונטיות מתמשכת עבור רמה רחבה של יישומי בקרה.

שיעור הסתגלות FSK

שבבי שבבים מודרניים PLC יכולים לעבור דינמי בין BFSK ו MFSK מבוסס על תנאי ערוץ בזמן אמת. כאשר SNR הוא גבוה, מודם משתמש 8-FSK או 16-FSK כדי למקסם את השימוש.כאשר רעש עולה או דואט עמוק מתרחש, מודם נופל בחזרה ל- BFSK כדי לשמור על אמינות קישור. גישה זו משפרת את יכולת הרשת הכוללת ללא קת ראייה שהתקבלה הוא קנה מידה חכם של SLC.

שילוב עם האינטרנט של דברים (IoT)

ההתכנסות של PLC עם תקני IoT כמו BACnet, KNX ו- MQTT מרחיבה את התפקיד של תקשורת מבוססת FSK בבנייני אינטרנט חכמים.שערים IoT שגשרים את פלחי PLC לרשתות IP מאפשרים ניתוח מבוסס ענן וניהול מרחוק. מיקרו-בקרים בעלי יכולת נמוכה יותר של מערכות FSK משולבות עכשיו כוללים מחסנים לתקני שכבה גבוהים יותר, מה שפשט את הפיתוח של חיישנים לטווח הארוך, כמו גם את עלויות של מערכות בקרת אנרגיה SoCPLSK, כמו גם יותר ויותר, כמו גם קיבולת גבוהה יותר ויותר, כמו גם קיבולת גבוהה יותר ויותר, כמו CPLCPLSK.

סטנדרט והתאמה

היעדר תקן יחיד, אוניברסלי עבור FSK-PLC מעכב היסטורית בין ספקים. על מאמצי המשך בתוך FLT:0IEEEFLT:1 (במיוחד IEEE.2 עבור צר פס של DM) ו- ISO/IEC JTC 1 נועד לפגוע בפרופילי בניין FSK במיוחד, CENC-1, ו-137 התקנים סטנדרטיים של מערכת ההפעלה של תקן יחיד של Microsoft JTC 1 במטרה לפגוע בפרופילי אבטחה אישית.

מסקנה

Power Line תקשורת באמצעות Frequency Shift Keying מספק אמצעי תקשורת מוכח, אמין, ועלות יעיל עבור אוטומציה בניין חכם. FSKs התנגדות רעש חשמלי, צריכת חשמל נמוכה, יישום פשוט להפוך אותו מתאים היטב לשליטה תאורה, ניהול HVAC, מד אנרגיה ומערכות אבטחה. Binary FSK עונה על הצרכים של שליטה בסיסית וחישה, בעוד Multi-FSK מציע גבוה יותר כאשר נדרש שלב רציפים ו-Gspectrals.

למרות ש- FSK מבוסס PLC ניצב בפני אתגרים מעצימות אותות, מגבלות EMC, ותחרות מ-DM, היתרונות שלה בחוזקות, פשטות, ומערכת אקולוגית לשמור על זה רלוונטי עבור רוב של בניית אוטומציה של מקרים.מהנדסים עיצוב מערכות בנייה חכמות צריכים לשקול FSK-PLC כטכנולוגיית עמוד השדרה, במיוחד בפרויקטים רטרופיטטיביים שבהם יש ירידה בעלויות ובשיבושים מתקדמים, עם יכולות מתקדמות, האינטגרציה, הן זמינות, הן זמינות, הן זמינות, הן יכולות תקשורת.