Socionext Europe GmbH

HD-PLC ist leicht in jedem IoT-Gerät anwendbar, da ein TCP/IP-Software-Stack enthalten ist und allgemeine Schnittstellen wie UART/SPI implementiert sind.

Bild: Socionext

Power Line Communication Intelligent vernetzte Smart Grids und Smart-Metering-Systeme

28.01.2022

Die High Definition-Power Line Communication (HD-PLC)-Lösung für das IoT von Socionext bietet eine sichere Draht-gebundene Kommunikation für IoT-PLC-Geräte, die unter Verwendung nahezu aller vorhandenen Verkabelungsinstallationen und Infrastrukturen angeschlossen werden können

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Mit High Definition-Power Line Communication (HD-PLC)-Lösung von Socionext lassen sich Hochgeschwindigkeitsnetzwerke mit sehr geringem Kosten- und Installationsaufwand realisieren. Sie entspricht den neuesten IEEE1901-2020 und ITU-T G.9905 Standards, einschließlich Inter-System-Protokoll (ISP) Koexistenz, und der IP-Core ist HD-PLC lizenziert, um ein weltweites interoperables Ökosystem mit zertifizierten Geräten zu ermöglichen.

Das implementierte Hochsicherheitsprotokoll und die kurze Latenz/Reaktionszeit machen es zu einem perfekten Kandidaten für die Steuerung von Kraftwerken und erneuerbaren Energien (Wind, Sonne, Wellen/Gezeiten), um Stromnetze zu überwachen und energieeffiziente Smart-Grid-Lösungen zu ermöglichen. Es kann aber auch problemlos als kostengünstige Lösung für unsere zukünftige Society 5.0 eingesetzt werden.

Das HD-PLC LSI (SC1320A) hat die neueste vierte Generation HD-PLC-Core Technology integriert. Dies schafft mehr Freiheit für neue und sichere Informations- und Datenübertragung in städtischen Gebieten, zu Hause und in der Fabrik. Aber auch die Steuerung und Überwachung von Geräten und Anwendungen, wie Smart Grid oder Smart Metering, ist möglich, wobei der Schwerpunkt auf dem Aufbau eines kompletten Ökosystems liegt.

Es handelt sich um eine hochmoderne Lösung mit geringem Stromverbrauch (typisch 200 mW) und kleiner Chipgröße, die Hochgeschwindigkeitsdatenkommunikation (bis zu 240 Mbit/s) mit großer Reichweite und einer Konnektivität von bis zu 1.024 Knoten ermöglicht. Die implementierte Multihop-Funktion kann die Reichweite eines Netzwerks auf über 10 km erweitern.

Allgemein übliche Schnittstellen wie UART/SPI und Ethernet MAC (RMII) sind implementiert und Protokolle wie BACnet, LonWorks für industrielle Anwendungen (wie Gebäudemanagement) werden unterstützt.

Eine stabile Kommunikation über das Stromnetz wird durch die Kombination von hochwertigen, analogen und rauschreduzierenden Techniken erreicht. Darüber hinaus wird ein Wavelet-Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Algorithmus verwendet, um technischen BPL-Problemen entgegenzuwirken, die in der Vergangenheit bei anderen Legacy-PLC-Produkten aufgetreten sind.

Diese neuen Techniken ermöglichen es, frühere Einschränkungen und Probleme zu überwinden, wie beispielsweise die Übertragung von Daten durch Transformatoren, übermäßige Rauscherzeugung oder Emission auf Stromleitungen, und ermöglichen eine Datenübertragung auf der ganzen Welt, unabhängig von regionalen Abweichungen in den Spannungen und anderen Leistungsübertragungseigenschaften. Daher kann es neben der Datenkommunikation auch zur Steuerung und Anzeige von Geräten, Apparaten und Steckdosen verwendet werden, die Smart Grid oder Smart Metering unterstützen. Es kann komplette Gebäude- und Heimautomatisierungssysteme und eine intelligente Stadtinfrastruktur mit einer vollständigen Kommunikationslösung unterstützen.

Wie wird es sich auf den Markt auswirken?

Neue Marktforschungsergebnisse deuten darauf hin, dass bis 2025 die Zahl der mit dem Internet verbundenen intelligenten Geräte weltweit 75 Milliarden erreichen wird.

Die nächste Generation von HD-PLC LSI wird eine Schlüsselrolle in intelligenten vernetzten Systemen, Smart Grids und Smart Metering-Systemen spielen. Sie maximiert die Leistung und Flexibilität und ist damit anderen verfügbaren PLC-Lösungen überlegen.

HD-PLC macht sich den Frequenzunterschied zwischen elektrischer Spannung und Datensignalen zunutze. Während die elektrische Spannung mit relativ niedrigen Wellenlängen übertragen wird, ist die Frequenz der digitalen Daten viel höher. Daher kann die HD-PLC-Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung/Kommunikation über vorhandene Stromleitungen mit Wechsel- oder Gleichstrom im Bereich von 0 V bis zu mehreren hundert Volt oder jede andere Art von Verkabelung wie zum Beispiel Telefonleitungen, Twisted-Pair- oder Koaxialkabel genutzt werden.

Im Gegensatz zu Ethernet- oder drahtlosen Netzwerken setzt HD-PLC daher keine großen Investitionen voraus und erfordert im Grunde keinen Aufwand bei der Installation und Einrichtung und ist damit fast eine „Plug-and-Play“-Lösung.

Es bietet den Vorteil zuverlässiger, stabiler und sicherer Übertragungen, die verschiedene Anforderungen von Demand Responses (DR) unterstützen. Dies ist für Netzanbieter und -betreiber unerlässlich, aber auch für viele andere Anwendungen wichtig.

Was sind die Unterscheidungsmerkmale zu früheren Lösungen?

Der HD-PLC von Socionext ist aufgrund der Verwendung starker Verschlüsselung (PHYs) und der Flexibilität bei der Zusammenschaltung und Gruppierung eine sehr sichere und zuverlässige Lösung.

Im Vergleich zu herkömmlichen Standard-Narrowband-PLC-Lösungen (basierend auf BACnet oder LonWorks), die nur eine durchschnittliche Datenrate von 78 kbit/ps (bis zu einer maximalen PHY-Rate von 1 Mbit/s) erreichen, bietet HD-PLC Datenraten von 10 Mbit/s mit einer Hochgeschwindigkeitskommunikation von bis zu 240 Mbit/s an.

Das Frequenzband für Narrowband PLC (PRIME oder G3-PLC Standard) beträgt bis zu 500 kHz mit OFDM-Modulation, während HD-PLC ein Frequenzband von 2 bis 28 MHz und Wavelet OFDM verwendet.

Die durchschnittliche Reichweite einer herkömmlichen PLC-Lösung liegt unter 1.200 Metern. Die HD-PLC-Lösung von Socionext ermöglicht 1/2- oder 1/4-Raten-Modi, die die Reichweite auf das Doppelte der herkömmlichen PLC-Lösungen erhöht. Durch die Verwendung des integrierten Multihop-Systems kann eine Reichweite von über 10 km erreicht werden, und das bei einer viel höheren Datenrate.

Ältere PLC-Lösungen verwenden RS-485-Protokolle und unterstützen bis zu 256 Knoten. HD-PLC unterstützt bis zu 1.024 Knoten für größere Verbindungen und Infrastrukturen, was größere oder erweiterte Netzwerke ermöglicht.

Wichtig zu erwähnen ist, dass HD-PLC-Adapter als Ersatz für andere Arten von PLC-Hardware, wie HomePlug oder G.hn, geeignet sind. Da HD-PLC auf dem IEEE-1901 Standard basiert, und damit das gleiche Inter-System Protokoll verwenden kann.

Zusammenfassung

Socionext HD-PLC LSI (SC1320A) hat ein kleineres Gehäuse, einen geringeren Stromverbrauch und bessere Leistungsmerkmale als andere derzeit verfügbare HD-PLC-Lösungen und passt perfekt in den heutigen Smart Society und IoT Markt.

Dieser LSI implementiert den neuesten vierte Generation HD-PLC-Core, und durch die HD-PLC-Zertifizierung wird eine weltweite Interoperabilität ermöglicht. Damit wird eine überlegene zukunftsfähige Schlüssellösung für intelligente vernetzte Systeme oder Geräte erreicht.

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