Solución híbrida PLC + RF de ADD GRUP a base de G3

Publicado el24 julio 2019

Para el intercambio de datos entre el contador y los sistemas del nivel superior HES/MDMS están utilizadas varias tecnologías alámbricas e inalámbricas, las más populares siendo: PLC, RF, 3GPP. El desarrollo constante de las tecnologías de medición inteligente de energía eléctrica y los requerimientos ante el volumen de datos transmitidos y la periodicidad de su recolección hace bastante difícil la elección de la tecnología necesaria.

En América del Norte son más difundidas las tecnologías de comunicación inalámbricas, mientras que en Europa y en la región de Asia y del Océano Pacífico predominan las líneas de transporte de energía. Una tercera opción sería la red celular (3GPP), que fue utilizada en unos proyectos a gran escala.

Al examinar algunos países de la UE, la distribución de las interfaces clave de comunicación, utilizadas en los sistemas de cálculo inteligente de fuentes energéticas, está representada del siguiente modo: Austria - 70% PLC, 30% 3GPP, la República Checa –  99% PLC, 1% 3GPP; Estonia – 90% PLC, 10% 3GPP; Finlandia – 30% PLC, 60% 3GPP; 10% RF; en Francia, Italia, España, Letonia, Polonia, la tecnología PLC es dominante.

PLC es un sistema funcional muy potente para comunicación entre el cubo de información y el contador. Pero, como cualquier otro sistema, PLC tiene ventajas y desventajas. 

Ventajas de las tecnologías PLC:

  • Muy fácil de utilizar.
  • Costes reducidos de instalación y explotación. No se necesita tendido adicional de cables. Si hay una línea de suministro de energía eléctrica, entonces hará también un canal de comunicación con el contador.
  • No necesita registrar el equipo como uno con radiofrecuencia.
  • Está previsto un mecanismo de reducción de la señal en el rango preestablecido.

Desventajas de PLC:

  • Sensibilidad a interferencias, generadas por el equipamiento defectuoso de los consumidores.

RF — es un radio-sistema flexible y cómodo, destinado a la transmisión de datos de los contadores, a los cuales el acceso es muy difícil. La información está recolectada de los contadores a cuenta de la tecnología inalámbrica de transmisión de datos RF-mesh, que permite recibir y transmitir los datos sobre el consumo de energía.

Ventajas de RF-mesh:

  • Disminución de costes para la explotación y mantenimiento técnico.
  • Falta de cables desde los dispositivos de medición hasta el equipo de recolección de datos.
  • Lectura de datos de dispositivos, instalados en lugares poco accesibles.
  • Cantidad mínima de ajustes, pero, no obstante, puede adaptarse de un modo flexible a una amplia gama de tareas.

Desventajas de RF-mesh:

  • Escasez del recurso de frecuencias.
  • Organización de la ubicación de puntos de acceso en máxima cercanía de los abonados.

Para recibir mejor cobertura y unificar las ventajas de las tecnologías PLC y RF, ADD GRUP ofrece una solución híbrida, basada en una nueva elaboración de STMicroelectronics. Esta solución permite mejorar la recolección de datos y hacerla más segura. Si uno de los sistemas, por cualquier causa, falla, se producirá la conmutación automática al otro. Además, la solución híbrida puede ser utilizada en un mayor número de países, pues en cada país hay diferentes requerimientos ante las redes eléctricas. 

La solución ADDAX Hybrid (PLC + RF) se basa en normas comunes y asegura una integración gradual en ADDAX AMI. La pila de protocolos está presentada más abajo:

5. Nivel de aplicación

DLMS/COSEM
(IEC 62056-51/-53)

4. Nivel de transporte

UDP
(RFC 768)

3. Nivel de red

IPv6

2. Nivel de vínculo de datos

G3-PLC + RF 6LoWPAN

G3-PLC + RF MAC

1. Nivel físico

G3-PLC + RF PHY

 
Los niveles de abajo se basan en la especificación G3-PLC. El nivel de vínculo de datos G3-PLC está adaptado para la red híbrida.
El nivel físico para PLC apoya las bandas de frecuencias CENELEC A y FCC. La banda que será utilizada, así como la máscara de tonos puede ser ajustada en correspondencia con los requerimientos.
El nivel físico para RF apoya una amplia gama de bandas - de 430 hasta 1000 MHz. Esto comprende todas las bandas populares sin licencia para los mercados mundiales: 433 MHz, 868 MHz y 915 MHz.
El principal objetivo del nivel de adaptación 6LoWPAN consta en la optimización de la transmisión de paquetes IPv6 a través de redes de poca potencia y ruidosas.
El nivel IPv6 asegura el direccionamiento de dispositivos, y UDP se utiliza como protocolo de transporte simplificado.
El nivel superior en el perfil de comunicación es el nivel de aplicación DLMS / COSEM. Éste ofrece servicios para la determinación de la conexión lógica entre el cliente y el servidor (servidores). Además, ofrece servicios de mensajería xDLMS para el acceso a los atributos y métodos de los objetos de la interfaz COSEM.

Cada contador tiene conexión PLC o RF, o PLC + RF con otros contadores. La ruta está elaborada entre saltos, eligiendo entre los mejores canales. La elección del canal está reglada dinámicamente en dependencia del estado de la portadora. Esto asegura una mejor accesibilidad a los contadores en cualesquiera condiciones.

Las funciones de seguridad están realizadas a varios niveles. La encriptación y autenticación a base de AES-128, determinadas en la especificación G3-PLC, están utilizadas a nivel de vínculo de datos. A nivel de aplicación la arquitectura de seguridad se basa en los conceptos DLMS. AES-GCM-128 (régimen Galua / Contador con AES-128). Security Suite ID: 0 realizado para encriptación y autenticación de datos, así como para los métodos de transmisión de claves.

En adición a las comunicaciones last mile para el sistema AMI, la solución tiene una interfaz de consumo basada en RF. Dicha interfaz no necesita instalar equipos adicionales en el contador. Se utiliza una comunicación punto a punto entre el contador y el módulo de la interfaz del utilizador. Dicha función se utiliza para permitir al consumidor leer los datos reales de los contadores, instalados en postes.

Ventajas de la solución híbrida

Considerando que las grandes empresas de utilidad pública están atendiendo varios territorios, incluso regiones poco accesibles y con muchas interferencias, apareció la necesidad de crear la solución híbrida, que incluiría en sí la combinación de los sistemas PLC y RF. La fusión de 2 sistemas en una solución ofrece varias ventajas, como:

  • Aumento de la seguridad de la recolección de datos.
  • Inmunidad a interferencias.
  • Disminución de costes para la explotación y mantenimiento de equipos.
  • Alta velocidad de transmisión de datos.
  • Nivel alto de seguridad.

Unificando en un solo sistema todas las ventajas de los sistemas PLC y RF, transforma la solución híbrida de ADD GRUP en una elección óptima para varios fines. Tal sistema puede ayudar a aumentar la productividad, la seguridad, la capacidad y escalabilidad de la red, lo que lleva a economía adicional de recursos al explotar el sistema.