Гибридное решение PLC + RF от ADD GRUP на базе G3

Опубликовано 24 Июль 2019

Для обмена данными между счетчиком и системами верхнего уровня HES/MDMS используются различные проводные и беспроводные технологии, наиболее популярными являются: PLC, RF, 3GPP. Постоянное развитие технологий интеллектуального учета электроэнергии и требований к объему передаваемых данных и частоте их сбора делает выбор необходимой технологии достаточно сложным.

В Северной Америке наиболее распространены беспроводные коммуникационные технологии, в то время как линии электропередач (PLC) доминируют в Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе. Третья альтернатива - сотовые сети (3GPP), которые использовались для некоторых полномасштабных проектов.

Если рассмотреть некоторые страны ЕС, то распределение ключевых интерфейсов связи, используемых в системах смарт-учёта энергоресурсов выглядит следующим образом: Австрия -70% PLC, 30% 3GPP,  Чехия – 99% PLC, 1% 3GPP; Эстония – 90% PLC, 10% 3GPP; Финляндия – 30% PLC, 60% 3GPP; 10% RF; во Франции, Италии,  Испании, Латвии, Польше, доминирующей является технология PLC.

PLC является очень мощной и функциональной системой для связи между концентратором данных и счётчиком. Но как любая система, PLC обладает как преимуществами, так и недостатками. 

Преимущества технологий PLC:

  • Простота использования.
  • Низкие затраты на установку и эксплуатацию. Не требует прокладки отдельного кабеля, если есть линия электропитания, значит есть и канал связи со счетчиком.
  • Не требуется регистрация оборудования как радиочастотного.
  • Предусмотрен механизм подавления сигнала в заданном диапазоне.

Недостатки PLC:

  • Чувствительность к помехам, генерируемым некачественным оборудованием потребителей.

RF — это гибкая и удобная радиосистема, предназначенная для передачи данных со счетчиков, доступ к которым затруднен. Информация собирается со счетчиков за счет беспроводной технологии передачи данных RF-mesh, которая позволяет получать и передавать данные об энергопотреблении.

Преимущества RF-mesh:

  • Снижение затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.
  • Отсутствие проводных линий от приборов учета к оборудованию сбора данных.
  • Считывание данных с устройств, установленных в труднодоступных местах.
  • Минимальное количество настроек, но, тем не менее, может быть гибко адаптирована к широкому спектру задач.

Недостатки RF-mesh:

  • Ограниченность частотного ресурса.
  • Организация размещения точек доступа в максимальной близости от абонентов.

Чтобы получить лучшее покрытие и объединить преимущества технологий PLC и RF, ADD GRUP предлагает гибридное решение, основанное на новой разработке STMicroelectronics. Это решение позволяет улучшить сбор данных и сделать его более надёжным. В случае если одна из систем по каким-либо причинам даст сбой, произойдёт автоматическое переключение на другую. Кроме этого, гибридное решение может использоваться в большем количестве стран, так как в каждой стране разные требования для электросетей. 

Решение ADDAX Hybrid (PLC + RF) основано на открытых стандартах и ​​обеспечивает плавную интеграцию в ADDAX AMI. Стек протоколов представлен ниже:

5. Прикладной уровень

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

4. Транспортный уровень

UDP
(RFC 768)

3. Сетевой уровень

IPv6

2. Канальный уровень

G3-PLC + RF 6LoWPAN

G3-PLC + RF MAC

1. Физический уровень

G3-PLC + RF PHY

 
Нижние уровни основаны на спецификации G3-PLC. Канальный уровень G3-PLC адаптирован для гибридной сети.
Физический уровень для PLC поддерживает полосы частот CENELEC A и FCC. Полоса, которая будет использоваться, а также тональная маска могут быть настроены в соответствии с требованиями.
Физический уровень для RF поддерживает большой набор полос - от 430 до 1000 МГц. Это охватывает все популярные безлицензионные полосы для мировых рынков: 433 МГц, 868 МГц и 915 МГц.
Основной целью уровня адаптации 6LoWPAN является оптимизация передачи пакетов IPv6 по маломощным и шумным сетям.
Уровень IPv6 обеспечивает адресацию устройств, а UDP используется в качестве упрощенного транспортного протокола.
Верхним уровнем в коммуникационном профиле является прикладной уровень DLMS / COSEM. Он предоставляет услуги для установления логического соединения между клиентом и сервером (серверами). Он также предоставляет службы обмена сообщениями xDLMS для доступа к атрибутам и методам объектов интерфейса COSEM.

Каждый счетчик имеет связь PLC или RF, или PLC + RF с другими счетчиками. Маршрут строится между прыжками, выбирая между лучшими каналами. Выбор канала динамически регулируется в зависимости от состояния носителя. Это обеспечивает лучшую доступность счетчиков в любых условиях.

Функции безопасности реализованы на нескольких уровнях. Шифрование и аутентификация на основе AES-128, определенные в спецификации G3-PLC, используются на канальном уровне. На прикладном уровне архитектура безопасности основана на концепциях DLMS. AES-GCM-128 (режим Галуа / Счетчик с AES-128). Security Suite ID: 0 реализован для шифрования и аутентификации данных, а также для методов передачи ключей.

В дополнение к коммуникациям last mile для системы AMI, решение имеет основанный на RF потребительский интерфейс. Этот интерфейс не требует дополнительного оборудования на стороне счетчика. Используется двухточечная связь между счетчиком и модулем интерфейса пользователя. Эта функция используется для того, чтобы позволить потребителю считывать фактические данные с счетчиков, установленных на столбах.

Преимущества гибридного решения

Поскольку крупные коммунальные предприятия обслуживают различные территории, включая труднодоступные и помехонасыщенные районы, возникла необходимость создания гибридного решения, которое включало бы в себя комбинацию PLC и RF систем. Ообъединение 2 систем в одном решении даёт множество преимуществ, среди которых:

  • Повышение надежности сбора данных.
  • Высокая помехоустойчивость.
  • Снижение расходов на эксплуатацию и обслуживание оборудования.
  • Высокая скорость передачи данных.
  • Высокая безопасность.

Объединение в одну систему всех преимуществ PLC и RF систем, делает гибридное решение от ADD GRUP оптимальным выбором для многих целей. Такая система может помочь повысить производительность, надежность, емкость и масштабируемость сети, что приводит к дополнительной экономии средств при эксплуатации системы.