PLC技術總體上可以劃分為寬帶PLC和窄帶PLC兩大類。前者適用于Internet互聯(lián)網(wǎng)這類高速廣域網(wǎng)連接，采用OFDM調制方式，目前 HomePlug聯(lián)盟制定的標準成為國際主流；后者適用于側重低成本、高可靠性且只需要窄帶控制或者低帶寬數(shù)據(jù)采集的場合。目前，適用于NB PLC的PRIME、G3標準已經(jīng)進入實際部署階段；而IEEE P1901.2以及ITU-T G.hnem兩大國際標準即將制定完成。
NB PLC的頻帶由各個國家的頻帶管理機構來指定和劃分。在中國，EPRI更傾向于使用3 kHz～90 kHz頻段；而對3 kHz～500 kHz這段單一的頻率段如何使用并沒有規(guī)定。
PLC的應用及其優(yōu)勢
PLC能夠在電力線上傳輸數(shù)據(jù)，這樣就為許多應用領域提供了一種具有成本效益的通信方式。由于不需要在互聯(lián)的設備直接安裝額外的線纜，PLC顯著地降低了系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)可靠性，同時能夠實現(xiàn)有效的通信。
PLC技術能夠利用已有的電力線基礎設施，這使得它在智能電網(wǎng)（Smart Grid）領域占據(jù)著優(yōu)勢的技術地位。在智能電表領域，NB PLC提供了一種穩(wěn)健的能夠替代無線通信的方式，能夠滿足帶寬、功耗和成本的要求。NB PLC已經(jīng)有不同的標準，其數(shù)據(jù)率也從1.2 Kb/s到最高128 Kb/s不等，能夠滿足數(shù)據(jù)采集、照明控制、家庭自動化等應用的帶寬要求。這樣，NB PLC 將是一種非常有吸引力的、能夠作為智能電網(wǎng)通信基礎設施的技術。
同樣地，PLC技術使得在照明控制、家居和建筑物的供熱和空調系統(tǒng)自動化、安全等系統(tǒng)中實現(xiàn)更加智能化的管理成為可能。只要系統(tǒng)連接到供電網(wǎng)絡，它的效率和運行狀況就能夠被智能地管理和改進。圖1給出了PLC解決方案能夠適用的應用領域，包括智能電網(wǎng)、街燈照明、智能電表、太陽能、風能、家居自動化等。
圖1 PLC解決方案的應用領域
PLC面臨的挑戰(zhàn)
開發(fā)一種有效的PLC會面臨許多挑戰(zhàn)，例如，電力線固有的噪聲；需要健壯的架構來確保數(shù)據(jù)可靠性；每種應用和運行環(huán)境都是不同的，需要開發(fā)者優(yōu)化設計來適應各種因素。
PLC實現(xiàn)的功能過于固定化將會限制其應用領域；而且，由于PLC的標準還沒完全確定仍然在不斷演進中，這也是一種冒險性的設計策略。開發(fā)者需要靈活性的平臺，這將能夠針對每種應用的特定需求來優(yōu)化設計，同時也能夠適應新的標準和新興的市場機會。這樣，PLC的知識產(chǎn)權可以在多種應用中得以重用，進而在應對不斷擴展的市場機會時能夠加速開發(fā)進程、縮短產(chǎn)品上市時間。
硬件和軟件的模塊化設計是實現(xiàn)開發(fā)平臺靈活性的關鍵。通過把復雜的PLC系統(tǒng)分解成一些獨立的子系統(tǒng)，可以允許開發(fā)者在不必完全重新設計整個系統(tǒng)的情況下改變設計的某一方面，例如調制方式或者通信協(xié)議。
?。?）調制方式：硬件層的靈活性使得開發(fā)者可以針對某種特定的應用實現(xiàn)最有效的調制方式。例如，窄帶通信可以使用擴展頻移鍵控（S-FSK）和正交頻分復用（OFDM）。
?。?）通信協(xié)議：為了實現(xiàn)互操作性，設備必須遵循特定的協(xié)議標準。在靈活的平臺之上，開發(fā)者可以方便地實現(xiàn)所有流行的PLC標準，例如 SFSK（IEC61334）、PRIME和G3；同時，能夠使得設備隨著標準的演講而保持更新。此外，由于不需要完全地重新設計硬件和固件，把設計移植到新應用或協(xié)議的過程也將變得簡單。
?。?）遵循本地規(guī)章：各個國家對“綠色電子產(chǎn)品”的大力支持催生了通信規(guī)章（CENELEC、，F(xiàn)CC、ARIB等），這將給智能電網(wǎng)（Smart Grid）和其他以PLC 為基礎的應用帶來深遠的影響。開發(fā)者需要工具來確保設備滿足規(guī)章要求，同時幫助他們盡快地通過測試，以獲得批準使產(chǎn)品盡快上市。
TI NB PLC解決方案的設計
TI的NB PLC解決方案使得開發(fā)人員不必關心其設計的復雜性，降低了PLC在很多工業(yè)應用領域的使用門檻。TI NB PLC解決方案的高效和靈活使得客戶能夠快速地針對特定的應用需求進行差異化和定制化設計?；讵毺氐哪K化硬件架構和靈活的軟件框架，TI的PLC解決方案是目前業(yè)界唯一的在單一平臺上能夠支持多種標準和調制方式的技術。
PLC軟件的模塊化
TI的PLC軟件（plcSUITETM）提供了功能強大的框架使得開發(fā)者能夠快速開發(fā)PLC，實現(xiàn)并且測試其健壯性。軟件平臺的靈活性允許開發(fā)者把調制實現(xiàn)、協(xié)議設計、應用開發(fā)分隔開來。開發(fā)者可以利用圖形接口（GUI）方便地對PLC關鍵的性能參數(shù)可視化和調整。TI的NB PLC解決方案在同一個硬件平臺可以支持多種調制方式和協(xié)議標準。
PLC硬件的模塊化
TI靈活的NB PLC硬件平臺使得開發(fā)變得更加簡單。如圖2所示，PLC硬件開發(fā)工具由模擬前端（AFE）、MCU卡、基座（Docking Station）組成。開發(fā)平臺的模塊化設計允許開發(fā)者很輕易地通過調整系統(tǒng)的硬件來滿足不同的PLC通信指標。例如，TI除了支持PRIME和G3標準外，通過FlexOFDMTM庫還支持私有的、完全可編程的、基于OFDM的系統(tǒng)；開發(fā)者能夠針對特定的運行環(huán)境來優(yōu)化性能和穩(wěn)定性，進一步地提高效率。如果有需要，還可以通過配置工作頻帶和數(shù)據(jù)發(fā)送的頻點來快速地定制OFDM實現(xiàn)。這些改進可以獨立于協(xié)議和應用層軟件。一旦設計、驗證完成，開發(fā)者可以通過把各個模塊集成到單個硬件板（SOM）來降低硬件成本。
如圖3所示，TI NB PLC系統(tǒng)的核心是包括耦合電路在內的模擬前端和用于數(shù)字調制與網(wǎng)絡實現(xiàn)的處理器。處理器主要實現(xiàn)調制解調等信號處理、媒體接入控制（MAC）、網(wǎng)絡層處理（路由、IPV6等）、應用層實現(xiàn)。處理器的內存及運算能力決定了所能夠處理的信號帶寬以及所能夠達到的數(shù)據(jù)速率。
下載文檔
