拥自有标准中国PLC技术（窄频电力线通讯(PLBus.nb)）超欧赶美
时间：2020-08-29 来源：EE Times China 点击：
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PLBus的中文名称是「电力线资料汇流排」，意思是透过电力线进行资料连接和通讯，由于当前大量智慧装置都是透过电线进行供电，所以只需要透过电线就能进行资料传输。
电力线通讯技术在国外已经发展了几十年，但每个国家电网环境不一样。针对窄频电力线通讯(PLBus.nb)，2017年中国完全自主的GB/T31983.31.2017标准正式颁布实施，该标准起草人、刘鲲(博士)在由Aspencore于中国深圳举办的「第二届( 2020)国际电子产业链资源对接大会」上表示：「中国自己的国家标准，更适合中国电网环境，在技术和应用规模上超越了欧洲G3和美国IEEE1901.1等任何国外技术方案。」
物联网应用广泛，促进了资讯技术产业的又一次重大发展，其中无论是基础设施建设，还是终端应用都具有非常大的想像空间。而让万物互连最关键的就是通讯连接——先要拿到资料，才能进行更高层次的分析和应用。物联网采用的通讯技术五花八门，常见的有工业汇流排(如RS485)，微功率无线(Wi-Fi、Zigbee、蓝牙、LoRa等)，蜂巢式无线(NB-IoT、GPRS等)以及电力线通讯( Power line communication，PLC)。
射频技术应用最为广泛，但其局限在于讯号容易受障碍物阻挡、遮罩，例如隧道环境、水下环境和金属外壳包裹的电子装置。另外营运商网路覆盖也往往存在盲点，并且需要支付流量费。相较于其他通讯技术，电力线通讯具有无需额外布线、不受阻挡的特点，被称为物联网「最后一厘」接入技术。
深圳力合微电子是清华力合旗下的IC设计公司，18年来专注适合中国电网环境的PLC和晶片技术，曾首家将OFDM数位通讯技术应用于国内PLC，提出适合中国国内电网环境的过零传输正交多载波整套实体层(Z-OFDM)，MESH网路技术；也是首家推出高整合度Z-OFDM SoC的供应商，自2010年起就大规模应用于中国国家电网智慧电表。
力合微电子共同创办人暨总经理刘鲲，也是中国国家标准GB/T31983.31-2017《低压窄频电力线通讯第31 部分：窄频正交频分复用电力线通讯实体层》的起草人；基于这项标准，力合微推出了物联网智慧装置电力线通讯接入协定PLBus， 以实现「有电线的地方，即刻智慧物联」的目标。
2020年7月22日，力合微电子首次公开发行并在中国上海证券交易所科创板上市。8月6日，刘鲲在国际电子产业链资源对接大会上以《PLBus物联网通讯协议及应用》为题，阐述了PLBus技术的工作机制、技术优势和标准订定，并介绍了大量应用案例。
PLBus是什么？
PLBus的中文名称是「电力线资料汇流排」，意思是透过电力线进行资料连接和通讯，由于当前大量智慧装置都是透过电线进行供电，所以只需要透过电线就能进行资料传输。
PLBus的运作方式和其他有线介面一样，只需要在智慧装置上增加一颗晶片或一个模组，透过晶片或模组本身提供的各式通讯介面，就能对装置进行控制、资料撷取。
从组网上说，连接电力线上的所有装置都是一个汇流排，节点之间可以透过电线进行资料交换和传输；从网路域和协定堆叠上说，PLBus从实体层就要解决干扰、杂讯问题，然后把资料传输到资料连结层以及应用层，支撑各种各样的应用。
PLBus协议堆叠、类比前端已经高度整合到力合微晶片和模组中，进行二次程式设计开发就可以支援各种应用。
「它是一种介面标准、介面技术、介面协定，和其他通讯方式差别在于，它直接透过装置的供电线就可以进行传输。今天包括晶片、模组等成熟完整的技术和解决方案，都已经可以支撑大量的应用；」刘鲲介绍，包括智慧电表、智慧家庭等，都有一整套PLBus协议堆叠构成的完整通讯技术。
PLC技术的分类和标准
PLBus具有几个关键指标，主要可以分为两类：
一是500kHz以下的窄频电力线通讯(PLBus.nb)，主要遵循窄波标准，中国、欧美、日本都规定500kHz以下属于窄频。因为在500kHz以下能够实现的资料传输速率不高，利用最先进的正交多工载波技术能实现大概10K左右的速度，适合低速、资料量小的控制类应用。
针对窄频电力线通讯， 2017年中国完全自主的GB/T31983.31.2017标准正式颁布实施，来自于力合微电子研发的窄频OFDM技术。作为标准的起草人，刘鲲表示：「自此中国有了自己的国家标准支撑，这个标准在技术和应用规模上超越了欧洲G3和美国IEEE1901.1等任何国外技术方案。」
另一类是0.7~12MHz的高速电力线通讯(PLBus.h)，速率可以到200K~1Mbps，也支援MESH组网。这是国家电网的企业标准Q/GDW11612-2018，目前大概1亿个通讯模组用于智慧电表都是采用这种技术。
刘鲲表示：「大概从2015年开始，(中国)国家电网公司开始制定高速PLBus相关标准，力合微电子等企业都参与到标准制定中，目前在国内被大量采用。2018年IEEE推出的国际化标准也起源于我国的国家电网，相对于国际标准，我们自己的标准更适合国内的物联网应用。」
电力线通讯技术在国外已经发展了几十年，但每个国家电网环境不一样。力合微电子从2002年公司成立，就致力于解决中国电网高杂讯、高干扰环境下怎样进行可靠的资料传输。从窄频到高速，再到双模以及HPLC功放晶片，力合微电子提供完整的全套解决方案，这些方案都遵循了中国国家标准以及企业标准，更适合中国电网环境。
刘鲲表示：「在电力线通讯领域我们可以非常自信地说，能和任何国外晶片在国内电网环境PK一下。大家会发现中国在经过了十多年的发展，特别是在国家电网公司对智慧电表应用的带动下，无论用量、成熟度、技术先进性都已经走在了国际前列。」
PLBus应用案例
PLBus有很多典型应用，在本次资源对接大会力合微也展示出了不同应用对应的晶片和模组产品。
第一个典型应用是电表。中国从2008年开始首先将窄频电力线通讯用于智慧电表，2018年开始用高速电力线通讯，每年招标1亿个通讯模组，预计再用5年时间可以实现全部规模化。刘鲲博士表示，这个规模和技术本身是走在全球前列的，没有任何一个国家，没有任何一款晶片能在电力线通讯领域能做到。
第二个典型应用是综合能效管理。具体到末端的各种智慧装置、感测器，透过电力线进行连接，实现资料撷取和通讯。
例子一：高铁
2019年中国电力线通讯标准开始应用到高铁系统，高铁能效管理全部采用了中国自己制定的，包括晶片和模组。
例子二：智慧路灯
路灯的每一个灯头都连接了电线，PLC直接透过电线进行路灯的资料撷取、远端控制，是非常适合的技术。专门为路灯制定的中国电力线通讯国家标准《应用于城市路灯接入的低压电力线通讯规范》已经在公示阶段，对于相关晶片、模组和整套路灯系统的支撑都是非常完善的。力合微电子也推出了从单灯控制器、双灯控制器到主站的全套解决方案。
例子三：智慧家庭
家里每一个角落和房间都是电线，电器直接插在插座上，基础连接就已经具备。如果只采用无线通讯方式，或者有盲点，或者受阻挡，或者存在楼下楼上不通的问题，与电力线汇流排融合是更有效的通讯方式。
刘鲲还举了一系列智慧家庭的例子：某家电企业把国家标准的电力线通讯规范和晶片应用到家用热水器，透过面板触控或者语音控制，在房间里直接透过电线控制热水器端的调温、开关。
DALI是飞利浦(Philips)制定的一个智慧照明标准，原本透过拉线对灯进行控制。用了电力线DALIoPLC (DALI over PLBUS)技术后，从两端都是标准DALI装置的中间进行DALI转电，透过电力线进行传输，不再需要重新布线。
用PLBus512取代标准DMX512头端控制器输出，进行景观灯控制，内置晶片后不需要另外两根讯号线，直接走电线，同样也能取代布线。节省了施工，节省了成本，又节省了以后的线路维护，也已经是成熟的产品。
最后刘鲲表示，PLBus是基于适合中国电网自主国家标准推出的全新电力线汇流排界面标准，是一个新的开放式介面协定，针对智慧装置、物联网装置的介面规范，覆盖了从底层到传输层、应用层，从晶片到模组。希望产业链上下紧密合作，共同推动这个标准走向所有适合的智慧装置。
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