Mesh網(wǎng)絡成功克服了通信限制，有別于每個網(wǎng)絡節(jié)點均與中心節(jié)點(也稱為集中器)連接的架構，Mesh網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都能夠與網(wǎng)絡中通信距離可及的其它節(jié)點通信。如果消息不能直接達到所尋址的節(jié)點，其它節(jié)點會自動中繼轉發(fā)此消息，直到送達目的地。

　　Mesh網(wǎng)絡為高級電表基礎架構(AMI)等傳感器網(wǎng)絡提供了一個功能強大的解決方案，該網(wǎng)絡可以在覆蓋范圍內有效連接數(shù)百、甚至數(shù)千個傳感器。Mesh架構常見于ZigBee等無線通信網(wǎng)絡，目前已應用于G3-PLC電力載波通信這一新型國際電信聯(lián)盟(ITU)標準系統(tǒng)。用于構建AMI網(wǎng)絡時，Mesh網(wǎng)絡中的PLC收發(fā)器能夠以更低成本高效連接傳感器(即電表)，并且不受穿墻及建筑物阻礙的限制。Mesh網(wǎng)絡不僅擴展了PLC系統(tǒng)的傳輸范圍，也減少了網(wǎng)絡中的集中器數(shù)量。

　　PLC技術的發(fā)展及局限性

　　數(shù)十年來，PLC已廣泛用于周期性地讀取電表的用電數(shù)據(jù)，省去了人工抄表的成本。基于單載頻或雙載頻的頻移鍵控(FSK)調制技術，這些PLC系統(tǒng)通常可以在一個集中器上掛接10-20個電表，在同一小區(qū)實現(xiàn)遠程抄表。但當數(shù)據(jù)傳輸速率提升到2kbps到15kbps時，F(xiàn)SK系統(tǒng)不能保證可靠通信，其低傳輸速率限制了誤碼糾錯。換句話說，即使電表每月只讀取一次數(shù)據(jù)，在FSK系統(tǒng)上也會花大量時間重復讀取數(shù)據(jù)。

　　PLC抄表系統(tǒng)已經(jīng)開始降低電力部門的運營成本，毫無疑問，一些類似的公共設施建設也開始紛紛效仿，通過擴展每個集中器的網(wǎng)絡架構降低成本，依靠“智能化”通信管理構建智能電網(wǎng)，最終達到節(jié)電目的。然而，使用Mesh技術擴展網(wǎng)絡，進行消息轉發(fā)時，同樣存在一些問題。如果傳輸中進行多次轉發(fā)，重復傳輸?shù)拇螖?shù)劇增，必將導致很大的傳輸延時。而電力部門要求在幾分鐘內完成電表與集中器之間的雙向通信，以支持智能電網(wǎng)的運轉，包括負載響應和高峰計價。因此，如果不改進通信質量，F(xiàn)SK PLC系統(tǒng)就必須減少每個集中器掛接的電表數(shù)量，來改善響應時間、提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

　　G3-PLC有效提高數(shù)據(jù)傳輸速率和系統(tǒng)可靠性

　　為了解決PLC所面臨的這項挑戰(zhàn)，Maxim與ERDF以及Sagemcom合作開發(fā)了G3-PLC通信協(xié)議。2012年1月，G3-PLC協(xié)議正式由ITU批準作為新的低速、基于正交頻分復用(OFDM)技術的窄帶電力線通信標準(NB-PLC)。G3-PLC系統(tǒng)采用OFDM技術，大大提高了電力線上的數(shù)據(jù)傳輸速率，通過在頻率、時間上交錯數(shù)據(jù)傳輸提高了系統(tǒng)的可靠性。協(xié)議采用兩層前向誤碼糾錯(FEC)，提高了抗噪能力。即使FEC占用了一定開銷，G3-PLC的數(shù)據(jù)傳輸速率仍可達到250kbps，進而支持頻繁的雙向通信。

　　盡管配電網(wǎng)是一個單一的電氣網(wǎng)絡，但在電力線上構建一個PLC網(wǎng)絡仍然受到信號衰減、噪聲等諸多因素的限制。電力線、變壓器、電容器組以及電源監(jiān)測器造成的衰減，大大降低了PLC信號強度。很難將這些衰減后的信號送達所有電表，尤其當電表放置在靠近家電、商用機器等嘈雜環(huán)境的情況下。

　　為了克服衰減的制約，在G3-PLC標準中使用Mesh網(wǎng)絡可以維持足夠的信號電平。如果每個電表都具備Mesh組網(wǎng)功能，消息可以從一個電表轉發(fā)到另一電表，直到送達它們的目的地，這過程中不需要額外的集中器連接電表。G3-PLC調制解調器自動形成網(wǎng)絡，并建立路由表連接集中器和所有電表。這種情況下，當消息不能直接從發(fā)送者到達應答方時，G3-PLC調制解調器可自動接收消息，然后將其轉發(fā)到下一調制解調器或最終目的地。

　　例如，集中器發(fā)送一條消息給一個電表，指定它延遲熱水器的啟動，以減少高峰負荷。該消息被一個MV-LV變壓器所衰減，而在家中開啟的大功率逆變器上的噪聲也會阻止指定電表的消息接收。這個電表之前直接連接在集中器，接收集中器發(fā)送的消息。識別到消息沒有被成功接收后，G3-PLC Mesh系統(tǒng)將啟用附近的電表轉發(fā)消息，對信號中繼放大后，將其送達目的地電表。

　　轉發(fā)信息可以達到所有配電網(wǎng)絡上的電表。網(wǎng)絡規(guī)模的大小只受限于智能電網(wǎng)通信規(guī)范，包括終端到終端的延遲和到達每個電表的數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　總結

　　通過使用G3-PLC技術以及內建的Mesh網(wǎng)絡，可以將PLC網(wǎng)絡規(guī)模擴展到數(shù)百、甚至數(shù)千個電表，顯著降低基礎設計建設成本。同時，該網(wǎng)絡也更加可靠，因為它能夠適應不斷變化的條件，根據(jù)需要進行消息轉發(fā)，最終達到所有電表。

　　注：

　　G3-PLC是Maxim Integrated Products， Inc.的商標。

　　International Telecommunication Union和ITU是國際電信聯(lián)盟的注冊商標。

　　ZigBee是ZigBee聯(lián)盟的注冊商標和注冊服務標志。務標志。