道路照明行业灯控器通讯技术浅析二

#主流通讯技术对比

1)主流通讯技术简述

道路照明行业主流通讯技术包含:

无线:ZigBee,LORA,CAT.1,NB-IOT

有线:HPLC

a)ZigBee:

ZigBee技术是一种应用于短距离和低速率下的无线通信技术,ZigBee过去又称为“HomeRFLite”和“FireFly”技术,统一称为Zigbee技术。[1]

工作在2.4GHz(国内)频段上,具有最高kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:1.低功耗2.低成本.低速率。

ZigBee.0于年获批,ZigBee.0统一了ZigBee联盟旗下多种应用层协议,解决了不同应用层协议之间的互联互通问题,用户只要购买任意一个认证过ZigBee.0的网关就可以控制不同厂家基于ZigBee.0的智能设备。[2]

对于路灯控制器行业ZigBee.0开始支持IPV6,更好的与各种物联网设备通信。

b)LoRa:

LoRa是一种低功耗广域网的通讯技术,是semtech公司专有的一种基于扩频技术且有着超远传输距离的无线通信技术。[]

其名称“LoRa”是远距离无线电(LongRangeRadio),它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远,实现了低功耗和远距离的统一,它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大-5倍。

对于路灯控制行业,这种私有协议且频道受限于无线电管理协会,诸多不确定性促使其无法大范围推广。

c)NB-IoT:

窄带物联网(NarrowBandInternetofThings,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支,构建于蜂窝网络,在实际应用时只消耗大约kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现广泛的覆盖。NB-IoT具备以下特点:1.海量连接2.低成本.低功耗。NB-IoT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。[4]

d)CAT.1:

Cat.1的全称是LTEUE-Category1,其中的Cat是Category的缩写,即指分类或类别,而UE则是指用户终端(UserEquipment)。GPPRelease根据终端速率等级进行定义,用Cat1~20来衡量用户终端设备的无线性能,从而将UE-Category分为1-10的10个等级,其中Cat.1-5在R8组,Cat.6-8在R10组,Cat.9-10在R11组,主要是通过自下而上在上传、下载速率及MIMO天线数量要求上做了阶梯式的区分但整个定义是连续性的。为了进一步满足未来物联网的不同应用市场需求,GPP于年专门划分出来Cat.1-5,而其中的Cat.1的上行峰值速率是5Mbit/s,下行峰值速率为10Mbit/s。[5]

下图将简述蜂窝物联网的分布情况。

e)HPLC(宽带电力载波):

低压电力线高速载波通信,简称HPLC,是一种电力线载波通信技术,多用于低压用电信息采集系统本地通信中(如抄表)。通信方式采用OFDM技术,通过不同子载波屏蔽方案,可以配置不同的通信频段,典型的通信频段有1~12MHz、2.4-5.6MHz、1.7-MHz、0.7-MHz等,FFT的点数为点,采样率为25MHz,子载波间隔为24.KHz,编码算法为Turbo双二元编码,物理块的大小包括PB16、PB72、PB16、PB、PB等5种类型,码率包括1/2和16/18两种形式,调制方式有BPSK、QPSK、QAM16等种方式,采用不同的分集拷贝模式,在不同的噪声及信道条件下,可以达到从Kbps至1Mbps的通信速率[6]。

HPLC是基于国内电力线环境的特性,立足本国国情,并紧紧围绕电力线通信发展需求,而制定的具有我国自主知识产权的高速电力线通信标准。

2)主参数对比

在做主参数对比前,我们首先要清晰道路照明场景下的需求。因为,各种通讯技术产生的土壤不同,在参数方面各有侧重。我们对比的目的是找到最适合当前场景下的技术。由此,我对各技术应对需求进行评分,商业逻辑下会有更多要素会影响结果,于是其他要素部分加入加权系数,以取得可视化评定结果。

场景需求,从实际出发,参考有代表性的地方招标文件:

选取出主要评定参数作为对比项。

A.系统架构:

要求系统通过控制中心对不同监控区域,区域下不同分组路段,能够采取相应的管理策略以及实时控制。

无线和有线通讯技术,均通过基站到集中器再到控制终端方式,实现分组管理。ZigBee、LoRa、HPLC与管理中心通讯需搭配4G(CAT.1)技术实现,NB-IoT和Cat.1采用的集中器与HPLC是同种设备。ZigBee、LoRa的集中器为自有设备(有第三方认证,收费)

所有各种通讯技术都能满足实现集中控制,分组管理的需求。

B.实时通讯:

C.云端管理:

1系统平台必须涵盖GIS管理、报警管理、设备管理、智能策略、工单管理、综合报表、权限等模块;

2控制平台系统应满足网络安全等级保护(等保2.0)的要求

节能调光

4自动运行和手动遥控遥调

5数据查询:系统应能具备电流、电压的数据查询,功率及功率因数计算,电能统计;能扩展倾斜数据读取和当前光照数据读取;

6事件告警

以上特性,几种技术均可不同方式的满足。只有等保要求,国外技术厂商或有一定影响。




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