IEC 61334 , conocida como Automatización de distribución mediante sistemas de líneas portadoras de distribución , es un estándar para comunicaciones de líneas eléctricas confiables de baja velocidad mediante medidores de electricidad , medidores de agua y SCADA . [1] También se conoce como modulación por desplazamiento de frecuencia extendida ( S-FSK ) y anteriormente se conocía como IEC 1334 antes de la renumeración más reciente de IEC. En realidad, es una serie de estándares que describen el entorno físico investigado de las líneas eléctricas, una capa física bien adaptada, una capa de acceso a medios de baja potencia funcional y una interfaz de administración. Los estándares relacionados utilizan la capa física (por ejemplo, Protocolo de Internet sobre S-FSK), pero no las capas superiores. [2]
La capa física sincroniza un pequeño paquete de tonos con el cruce por cero del voltaje de la línea eléctrica. Los tonos son elegidos por las empresas de servicios públicos, no están especificados en la norma. Los tonos suelen tener una frecuencia de entre 20 kHz y 100 kHz, y deben estar separados por al menos 10 kHz para evitar interferencias. Se elige un tono para la marca (es decir, un 1 binario ) y el otro para el espacio (es decir, un 0). La norma permite que cada cruce por cero transmita 1, 2, 4 u 8 bits, con una mayor sensibilidad a la temporización a medida que aumenta el número de bits. En líneas eléctricas multifásicas, se puede enviar una señal separada en cada fase para acelerar la transmisión.
La baja velocidad del estándar se debe a la cantidad limitada de bits por ciclo de la línea eléctrica. La velocidad también está limitada por el ruido y la fluctuación local del cruce por cero de la línea de CA. La alta confiabilidad proviene de su sistema de sincronización confiable (es decir, cruce por cero), alta relación señal/ruido (las frecuencias se eligen para evitar el ruido común de la línea eléctrica), falta de distorsión por intermodulación y detección de señal adaptativa.
Los bits más significativos se envían primero, a diferencia de un puerto serial convencional . Los datos de los cruces por cero se deben recopilar en bytes de 8 bits. Cada byte se recopila en paquetes de 42 bytes. Los primeros cuatro bytes de cada paquete son un preámbulo para medir la condición actual del canal. A esto le siguen 38 bytes de datos y 3 bytes de silencio.
El sistema S-FSK centra los tonos en el momento en que la línea de CA pasa por un voltaje cero. De esta manera, los tonos evitan la mayor parte del ruido de radiofrecuencia que se produce por la formación de arcos eléctricos. (Es común que los aisladores sucios formen arcos eléctricos en el punto más alto del voltaje y, por lo tanto, generen una ráfaga de ruido de banda ancha). Dado que los pares de tonos son elegidos por las empresas de servicios públicos, los diferentes distritos pueden utilizar pares de tonos diferentes para evitar interferencias.
Para evitar otras interferencias, los receptores pueden mejorar su relación señal/ruido adaptando su decodificador. El silencio y el preámbulo permiten que el procesamiento de la señal del receptor mida las relaciones de ruido del canal. Dependiendo de las relaciones señal/ruido, los bits se pueden recuperar a partir de la diferencia entre la potencia de los tonos de marca y de espacio, la potencia de los tonos de marca solamente o la de los tonos de espacio solamente. El sistema debe poder ajustar el método de recepción en cada paquete de 42 bytes.
La sincronización de bits se recupera normalmente de los límites de los tonos, de forma muy similar a un UART que se activa con un bit de inicio. La sincronización se centra aproximadamente en el cruce por cero con un temporizador del cruce por cero anterior que puede habilitar la detección de bits. La sincronización práctica de bits no se puede derivar solo del cruce por cero, debido a la fluctuación local y el ruido en el cruce por cero causados por las cargas locales variables en la red.
Los bytes de los paquetes de la capa inferior se transforman en bytes para las capas superiores. La capa de enlace superior se parece mucho a HDLC , excepto por una característica novedosa que permite que las estaciones seleccionadas retransmitan mensajes. [3] La capa de interfaz de gestión proporciona control remoto de las capas de protocolo de una estación, incluidos los diagnósticos y la configuración. Por ejemplo, permite que un controlador central lea las relaciones señal/ruido de una unidad y configure el bit que permite que una estación retransmita estaciones débiles. [4] [5]
Las capas de protocolo están diseñadas para integrarse con cualquier capa de aplicación, pero la presencia de una interfaz de gestión sugiere un diseño orientado a DLMS/COSEM , un estándar de la UE ampliamente utilizado para la capa de aplicación de medidores y SCADA. DLMS/COSEM requiere una interfaz de gestión.
La modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK, por sus siglas en inglés) es un esquema de modulación que combina algunas de las ventajas de la modulación clásica de espectro ensanchado (inmunidad contra interferencias de banda estrecha) con algunas de las ventajas de la modulación por desplazamiento de frecuencia clásica (FSK es de baja complejidad). La diferencia entre la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) y la modulación por desplazamiento de frecuencia clásica es que en la modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) la frecuencia de marca se coloca lejos de la frecuencia espacial . Las frecuencias se colocan lo suficientemente separadas como para que el desvanecimiento selectivo de frecuencia y la interferencia de banda estrecha solo bloqueen una de las frecuencias, por lo que el receptor aún puede recuperar todos los datos de la otra frecuencia. [6]
