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PLBUS简介 - 电力线通信接口协议

PLBUS,即电力线总线通信,是一套完整的、统一的电力线通信(PLC)接口规范,包括物理层(PHY)、MAC层(介质接入控制)、网络层(NWK)及应用适配层(APS),为智能设备提供了一种统一的、基于电力线的通信接口。 PLBUS采用先进的正交多载波(OFDM)载波调制、信道编码等先进数字通信技术,代表了新一代电力线通信技术(PLC),在恶劣的电力线信道环境中能够提供优异的通信性能。

PLBUS基于电力线进行数据传输,具有无需布线、穿墙越璧、摆脱天线等特点,为多种物联网场景下的智能设备提供了有效的通信手段。

PLBUS电力线场景

任何设备所具有的交流或直流供电线都可采用PLBUS形成数据通信接口。设备的交流供电线其源头源自附近配电变压器的出线端,中间经过配电开关、插座等。PLBUS利用电线导线回路作为物理介质进行信号传输,与设备进行数据通信,无需额外布线,无论设备在室外还是室内。注意,由于供电回路为多个设备供电,因此,这些设备在物理上是连在一起的,是一个总线结构。此外,PLBUS对交流电力线和直流电力线同样适用。PLBUS电力线总线通信示意图如下。

因此,典型PLBUS物联网应用场景包括智能家居控制、智能照明、智能家电、智能电网/智能电表、充电桩、能源管理、智能插座、智慧路灯、电池监测、光伏发电等。

PLBUS通信方式及组网模型

PLBUS支持点对点通信,以及1点对多点、多点对1点、单播和广播通信。典型的多节点组网模型如图所示。
    PLBUS在电力线上建立由多个节点组成的电力线通信域。域中包含一个主控节点(称为主节点)及一个或多个受控设备节点(称为从节点)。通常,主节点还作为网关节点,具有上行连接,连接至互联网及服务器平台。若从节点都处在同相电力线回路上,则为单相域。若从节点处在不同相电力线回路上,则为三相域,此时主节点支持三相通信。此外,PLBUS域具有域识别(DID,即Domain ID),与邻居域相区分。

主节点与从节点之间的通信一般是直通,也可能经过路由中继转发。路由中继转发时自动的,PLBUS为节点自动建立最佳路由,因此,PLBUS可以覆盖较大的通信范围。

PLBUS物理层特点

在任何电力线通信中,物理层技术最为核心和关键。PLBUS物理层采用先进正交多载波(OFDM)数字通信技术,包括载波调制、信道编码、自适应接收算法等,在任何电力线环境中都具有优异的通信性能,并在国家电网智能电表中已经过数千万节点的大规模应用。PLBUS物联层属于最新一代电力线通信技术。

PLBUS根据载波工作平淡包括窄带和宽带电力线通信。窄带PLBUS工作在500kHz以下频段,完全符合具有国际先进性的国家电力线通信标准GB/T31983-31/11。该国家标准为PLBUS的广泛应用提供了标准支撑。宽带PLBUS工作在2-10MHz载波频段。

PLBUS各种应用情形

PLBUS可以为各种智能设备提供基于电力线的通信接口。PLBUS在统一的底层协议技术的基础上,可以定义和支持各种物联网应用,称为“应用情形”。每一个应用情形具有自己的功能、服务和应用层协议定义,PLBUS通过应用支持层(APS)进行适配。典型的应用情形包括:

  • 智能家居控制,智能家电,照明控制。
  • 智能电网/智能电表
  • 充电桩
  • 智慧能源管理
  • 数据采集,监测
  • 路灯控制
  • 工业/商业照明
  • 电池监测,光伏发电监测
  • 其它利用电力线/设备供电线进行数据通信的应用场景
  • 各种具体应用情形的定义见单独文件。

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