电力线通信在路灯照明自动化中的应用

MAX2992是一款G3-PLC兼容收发器。器件具有领先的性能，通过高级功能实现路灯照明自动化管理，满足PLC系统对覆盖范围、数据速率、抗噪性及路由的要求。MAX2992满足标准IEEE® P1901.2对低频PLC通信的要求，兼容于ITU G.9955/G.9956 G3-PLC。调制采用DBPSK、DQPSK和D8PSK，能够在FCC频带（10kHz至487.5kHz）支持高达300kbps的数据速率。即使在信噪比（SNR）为-1dB的条件下，可靠模式也能维持正常通信。收发器采用动态链路自适应技术，根据信道条件自动选择最优的调制方法和数据速率。此外，自适应频率映射通过选择噪声最小的子频带来避免干扰，进而允许高阶调制自动调整到最高数据率。增加或减少节点时，自动组网连接机制配置网状网络。传送消息时，动态路由机制识别和更新网络上的最佳路由选择通路。

路灯照明网络的容量和性能由电力线拓扑（包括变压器数量和位置）、电力线条件、所选频带及消息频率决定。整个FCC频带（10kHz至487.5kHz）下采用DB8PSK调制时，MAX2992的数据率高达300kbps。FCC频带广泛用于美国等其它许多国家。通过电力线变压器或长距离通信时，由于信号衰减使得SNR降低。MAX2992自动切换至DQPSK，典型数据率为150kbps。

路灯照明网络的拓扑影响通信范围及网状网络配置。电力线上的支路分流PLC信号，从而缩短通信距离，并在网络中产生附加支路。此外，网络管理是网络性能的基础。对于由集中器轮询节点的网络，可预测消息延迟；对于每个节点按需发送的网络，容易受网络冲突的影响，从而造成延迟波动。拓扑和线路条件对网络性能的影响显著，所以难以估算特定网络的容量和性能。因此，应该根据试运行中由相应的消息频率和网络管理系统收集的数据开通网络。

路灯照明应用中，相对于可变消息延迟，通常首选可预测消息延迟。这种情况下，建议由集中器轮询节点。采用Round-Robin轮询方法时，每个集中器的节点数越多，发送至任意节点的消息之间的间隔就越长。照明自动化管理，例如控制调光或检查交通流量，为预定事件，能够补偿可预测的消息延迟。

方案优势

通过以下计算，大型网络采用G3-PLC技术可以获得最大益处。将G3-PLC用于10kHz至490kHz的FCC频带，点到点发送消息占用时间为0.017s，期间传输大约180字节数据。对于1000盏灯的大型网络，平均间距为80m，线路总长为80km。

由于距离或变压器产生的PLC信号衰减，集中器不能直接与每个节点进行通信。这种情况下，采用G3-PLC网状架构，使每个节点成为转发器，转发集中器与每个节点之间的消息。本例采用了7个转发器（表1），平均转发延迟时间0.005s，采用单个集中器，集中器轮询所有节点，集中器将一条消息发送至每盏灯的总时间为10分钟。这一时间间隔允许经营者根据每盏灯的位置（例如：山坡上、地下通道内或低谷）点亮路灯或更改光度。即使必须控制全部路灯，最大延迟也只有10分钟。如果需要将相同命令发送给所有路灯，例如紧急"打开"命令，可使用广播命令，到达所有路灯的时间短于2s。

结论

路灯制造商、自动化系统集成商和OEM通信设备厂商正在采用PLC技术部署自动化路灯照明系统，以达到节电、降低维护费用的目的，采用该项技术能够使经营者类短期内获得回报，并改善环境。MAX2992 PLC收发器可自动组网、选择最佳路由通路，并具有跨变压器传输、支持IPv6等优势。这些特性大大简化了自动化路灯照明系统的部署。提供领先的性能指标，支持大型网络设计，在节省能耗的同时，提供更高的安全性。