Resumen: Si bien quedan muchas preguntas sobre la creación y el despliegue de redes inteligentes, la necesidad de una infraestructura de comunicación confiable es indiscutible. Los desarrolladores del estándar IEEE 1901.2 identificaron las difíciles condiciones del canal inherentes a las comunicaciones de línea eléctrica de baja frecuencia e implementaron una arquitectura de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) utilizando técnicas avanzadas de modulación y codificación de canal. Esta estrategia ayudó a garantizar una red de comunicación sólida para la red inteligente.
Resumen: Si bien quedan muchas preguntas sobre la creación y el despliegue de redes inteligentes, la necesidad de una infraestructura de comunicación confiable es indiscutible. Los desarrolladores del estándar IEEE 1901.2 identificaron las difíciles condiciones del canal inherentes a las comunicaciones de línea eléctrica de baja frecuencia e implementaron una arquitectura de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) utilizando técnicas avanzadas de modulación y codificación de canal. Esta estrategia ayudó a garantizar una red de comunicación sólida para la red inteligente.
Una versión similar de este artículo apareció en la edición de julio de 2011 de Embedded Computing Design.
Otoño de 2009, nueva iniciativa IEEE estándar de comunicación de red inteligente P1901.2, comenzó a tomar forma. concepto IEEE P1901.2 es el resultado de un esfuerzo de colaboración entre numerosos fabricantes de semiconductores de nivel 1 y proveedores de energía del mundo para desarrollar soluciones de comunicación de servicios públicos respaldadas por estándares que son 100 % confiables en todos los medios en todos los países.Un esfuerzo audaz y complejo, un esfuerzo para realizar el IEEE P1901.2 La realidad es que seguirá requiriendo manipulación por parte de todas las partes involucradas.
Los desarrolladores de estándares se enfrentan a la abrumadora tarea de abordar tanto los requisitos actuales existentes como los recién agregados, así como los requisitos prospectivos con un horizonte de 10 a 20 años. Además, el estándar aborda desafíos y obstáculos críticos, como las duras condiciones de los canales de transformadores y de bajo voltaje, que hasta ahora han obstaculizado la comunicación por línea eléctrica (PLC) sobre transformadores robustos a altas velocidades de datos. Una solución de comunicación confiable y eficiente era esencial para la red inteligente.
Problema de PLC
Los obstáculos para actualizar las comunicaciones de la red de servicios públicos tienen raíces que se remontan a muchos años. Mucho antes de que los términos “red inteligente”, “medidor inteligente”, “eMeter”, “EV” (vehículo eléctrico) y “PEV” (vehículo eléctrico enchufable) se convirtieran en algo común, las empresas de servicios públicos se encontraban entre las más importantes que comencé a investigar. posibles soluciones a uno de mis desafíos. Desafío operativo fundamental: mantener de manera confiable comunicaciones eficientes en entornos hostiles.
En los PLC de baja frecuencia (LF), las condiciones negativas de señal a ruido (SNR), además de los cambios de impedancia en las líneas, son un problema reconocido y esperado. La atenuación de la señal de 50dB o más también es común para PLC a través de transformadores. En general, las características y los parámetros del canal del PLC varían con la frecuencia, la ubicación, el tiempo y el tipo de equipo conectado. Además, las líneas eléctricas son canales altamente selectivos en frecuencia, con ruido de canal, ruido de fondo y ruido de impulso que a menudo ocurren a 50 Hz/60 Hz, y un retardo de grupo que dura hasta cientos de microsegundos.
Estas condiciones bajo las cuales debe operar un PLC LF se pueden entender mejor a partir de las mediciones realizadas en la línea, comenzando con el ruido del canal de una línea de bajo voltaje, como se muestra en la Figura 1.
Ruido de fondo agregado:
La figura 3 muestra que κ tiene una distribución normal N(μ,σ) con μ = 5,64, σ = 0,5 y ƒ es la frecuencia en Hz.
La figura 4 muestra el ruido de impulso. donde el tiempo entre dos ráfagas es una variable aleatoria distribuida exponencialmente, y la duración de cada ruido de ráfaga es otra variable aleatoria distribuida exponencialmente.
OFDM proporciona una comunicación robusta
Para superar las difíciles condiciones de canal que a menudo se encuentran en las líneas eléctricas LF, los PLC LF IEEE 1901.2 utilizan modulación y canal avanzados. Adoptamos una arquitectura de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM) utilizando técnicas de codificación. , Radio Industries and Businesses (ARIB) y las bandas de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC).
Esta arquitectura OFDM facilita una comunicación muy robusta a través de canales de línea eléctrica. El ancho de banda permitido se divide en varios subcanales. Un subcanal puede verse como una serie de portadoras moduladas por desplazamiento de fase (PSK) independientes con diferentes frecuencias portadoras no coherentes (ortogonales). Además, la convolución y la codificación Reed-Solomon (RS) proporcionan bits redundantes para que el receptor pueda recuperar los bits perdidos debido al ruido de fondo o de impulso. A continuación, se utiliza un esquema de intercalado de tiempo-frecuencia para descorrelacionar el ruido recibido en la entrada del decodificador y proporcionar diversidad.