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2019/12/16 16:48

点亮物联网“最后一公里”:华为PLC-IoT特点与优势解读

C114通信网  蒋均牧

C114讯 12月16日专稿(蒋均牧)随着人类社会加速迈向智能化、随着各种新型数字技术的涌现,“万物互联”已经不再只是个口号,而海量智能设备的“最后一公里”问题亦日益浮出水面。

在此背景下,华为开创了中频带电力线载波通信技术PLC-IoT,实现了数据在电力线介质的高速长距离传输,并基于该技术发展出IPv6、多模通信、边缘计算等独特技术和被集成模式;与此同时,作为一种新型物联手段,PLC-IoT在短时间内就被市场所接受,其产业生态和行业实践正以超乎想象的速度丰富起来。

从“人人有宽带”到“物物能智联”,或许这一天并不遥远。

点亮物联网“最后一公里”

物联网概念提出已有20多年,在经历了热炒与冷遇后迎来了产业的爆发期,并纳入了更多价值与内涵。数据显示,2018年中国物联网市场规模达到1.5万亿人民币,2020年这一数字将有望突破2万亿人民币;从全球来看,到2020年物联网市场的空间将超过1.7万亿美元,相关连接数亦将达到208亿个。另一方面,其形式也不再局限于小型设备、小型网络,而是进入到完整的智能化领域,赋能人们的衣食住行以及各行各业的升级转型,成为智能社会不可或缺的底层支柱。

然而机遇与挑战总是相携而来,重要性的提升以及多样化的场景、海量的设备连接,也令物联网“最后一公里”的可靠安全通信越来越受重视。常见的物联手段各擅胜场,或通信距离有限、或易受环境影响,无法覆盖到所有的场景。PLC-IoT则因其“网随电通”、在现网大部分为有源设备的情况下不用额外部署专门线路的特性,成为不少场景特别是对现网环境通信线路部署严苛的场景下的首选,比如电力配用电、路口交通信号灯、城市路灯等。

具体来说,PLC-IoT是基于HPLC/IEEE 1901.1结合华为特有技术的,面向物联网场景的中频带电力线载波通信技术。其工作频段范围在0.7-12MHz,噪声低且相对稳定,信道质量好;采用正交频分复用(OFDM)技术,频带利用率高,抗干扰能力强;通过将数字信号调制在高频载波上,实现数据在电力线介质的高速长距离传输。PLC-IoT应用层通信速率在100Kbps到2Mbps,通过多级组网可将传输距离扩展至数公里,基于IPv6可承载丰富的物联网协议,使能末端设备智能化、实现设备全联接。

将电力线通信(PLC)应用于物联网也并非易事。众所周知,低压电力线的拓扑结构和物理特性都与传统通信传输介质不同,是在已加载工频电力信号的通路上传输高速数据信息,因此带来了工作环境恶劣、噪声干扰严重以及时变性大等问题;同时,信号很容易产生反射、驻波和谐振等现象,令信号的衰减特性极其复杂,造成PLC信道具有很强的频率选择性。

而华为PLC-IoT精确有效地建立了电力线通信信道传输模型,根据频率选择特性确定最佳信号传输频率,并通过大量的实测数据分析获得电力线的信道特性,针对这些特征设计有效的抗噪声技术和抗衰减技术,最终大大地提高了电力线的通信性能,实现高速、可靠、实时的长距离通信。

PLC-IoT技术特点与优势

肇端于智能电网、不止于智能电网,PLC-IoT产业的发展可谓一日千里。目前该技术已经在电力、交通、金融、消防等多个行业落地成功实践;同时超过100家合作伙伴基于该技术与华为准备开展相应的产品及解决方案的集成与联合创新。那么是什么令PLC-IoT迅速得到了众多客户及合作伙伴的青睐?很大程度上这归功于其本身的技术特点与优势。

首先,PLC-IoT基于IPv6,提升PLC网络通信效率和信息化水平:基于开放标准的IPv6技术,不同类型的末端设备可以共享PLC网络,物联网关主机侧应用和容器内多个应用也可共享同一个PLC网络,独立访问各自管理的末端设备而互不影响,提升PLC网络的并发能力和通信效率。同时,基于IPv6可通过TCP/UDP协议承载丰富的物联网协议,如基于标准化的CoAP协议实现高效数据传输,以及通过DTLS协议实现末端设备接入认证和数据加密传输,加固了HPLC/IEEE 1901.1的安全性。开发者可以在网关的容器中和尾端模块的SDK上,参考以太网开发方式,基于Socket接口访问PLC网络节点,并且可以借助大量开源软件的成熟能力,快速开发应用,大大简化了PLC的开发难度。

其次,PLC-IoT实现无扰台区识别,简化安装部署现场配置,提升部署效率:无扰台区识别是华为主推的新一代台区识别技术,无需任何外加设备,根据宽带载波技术特点和电网及信号特性,仅通过软件分析处理,在模块本地自动分析出末端设备所归属的变压器区域。利用无扰台区识别的结果,可免除白名单配置,从而减少现场配置,提升设备部署效率。

第三,PLC-IoT+RF双模通信,扩大通信覆盖范围,解决设备组网盲点:双模通信采用宽带电力线载波与微功率无线通信技术融合,在高频次采集的场景下,PLC-IoT与RF双通道并行采集不同节点的数据,提升效率40%左右。关键信息交互时,双通道可同时传输关键信息,形成冗余通道,实现可靠通信。并且当设备发生停电故障、PLC链路断开时,可通过RF通信及时上报停电事件。

第四,PLC-IoT利用旁路耦合技术,可靠上报停电事件,提升精细化管理水平:PLC-IoT模块配合旁路耦合电路,为PLC-IoT通信提供了又一种逃生通道。当电力线开关断开后,PLC-IoT模块可通过旁路耦合单元继续通信,将停电事件等重要信息上报给物联网关,实现停电主动抢修,提升运营效率和客户满意度,解决停电后如何将信息上报并及时进行处理的问题。

最后,即插即用,支持设备自发现,简化设备接入流程,提升业务上线效率:PLC-IoT模块结合边缘计算网关,提供即插即用框架,PLC-IoT尾端模块开放SDK,第三方应用通过简单函数调用,即可实现自身末端设备的自动发现,以及向容器中业务APP与远端物联网平台的注册,使能物联网关与末端设备快速建立业务通道,有效解决传统末端设备上线流程复杂,安装部署耗时的问题。

“万物互联”的宏伟画卷正徐徐展开,PLC-IoT作为点亮“最后一公里”的技术无疑将在这样一个波澜壮阔的时代发挥重要作用。据了解,12月19-20日,首届PLC-IoT产业发展论坛暨华为PLC-IoT生态联盟成立大会将在东莞举行。届时不仅将探讨PLC-IoT技术和产业的进一步发展方向、发布一系列创新成果,更将正式宣告华为PLC-IoT生态联盟的成立,以此为依托做大产业蛋糕、实现商业共赢。让我们拭目以待!

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