如何设计“合格”的产品？智能电表？

供需平衡：电力公司面临着非常艰巨的任务，即用固定数量的电力来满足变化多端的需求。在高峰时期，电力需求可能会比平时高出几倍，而且对于具有高资本密集度的电厂来说，要完全满足这一电力需求是困难的。
为消费者提供优惠的使用时间价格或远程管理高耗电设备的时间是平衡电源供需的更有效和可控制的方法。为了提供使用时间的电价，电力公司必须清楚地了解用户的用电时间，即必须有一条连接电力公司和用户电表的通信路径。
为什么不使用无线网络？显然，可以使用无线标准与电力公司的电表进行通信，但是存在一些问题。有人建议使用基于ZigBee的2.4 GHz技术，但实际上，他们无法在20至50米的短距离内以经济有效的方式将信息反馈给电力公司。
添加网状网络可以扩大Zigbee网络的范围。但是，在农村和城市郊区以及干扰较大的建筑结构中，电表之间的距离更大，这给ISM2.4GHz频段的无线通信带来了挑战。
例如，一个拥挤的多层公寓大楼将具有复杂的覆盖范围和连接性问题，并且安装和维护无线网络的成本很高。最新的IEEE 802.15.4g智能电力公司网络（SUN）标准旨在使用各种频带来应对这些挑战，但尚未为大规模部署做好准备。
无线网络的最大缺点是使用稀缺和宝贵的频谱，这可能非常昂贵和/或不总是可用。有线通讯最明显的通讯路径是有线通讯，为什么在供电时不背负信号？长期以来，电力公司一直使用电线与发电设备进行通信，并在变电站之间提供语音通信，包括向高压线路添加信号。
这些信号通常采用幅度调制或频移键控，平均速率为1 kb / s或更低。低的数据传输速率可以实现信号的长距离传输。
该技术用于接通和断开配电单元，检查电网的完整性，并为远程发电和变电站提供基本的语音通信。但是，电表的数量比配电单元的数量多数千。
这种方法不能有效地扩展到电力仪表的链路。为了实现与电表的通信，需要更高的数据速率和能够在灵活的半自治通信网络中支持多个用户的技术。
G3-PLC窄带正交频域复用（OFDM）有线通信标准是为此目的而专门设计的，具有克服特殊有线通信挑战的能力。该标准利用了许多无线技术，例如OFDM通信，Reed-Solomon和其他前向纠错机制，Viterbi卷积解码以及时域和频域交织技术。
有线本身极具挑战性，并且在许多方面都比无线信道嘈杂。电线上的噪声是高度不稳定的，配有高斯分量（类似于无线）和非高斯脉冲噪声分量（与无线信号非常不同），可以是周期性的也可以是非周期性的（图1）。
电线上的干扰可能来自网络上的其他设备或其他通信网络，被分类为窄带干扰或宽带干扰。例如，用于工业机械，洗衣机，冰箱等中的感应电动机通常具有许多周期性的平稳噪声。
广泛用于移动电话和笔记本电脑充电器的开关电源也很嘈杂。因为电线是物理介质，所以它们会受到分支的影响；即使在同一个屋子里，网络中某一点的阻抗也会与其他地方的阻抗相差甚远。
打开和关闭设备可以立即更改网络中特定点的阻抗。通常，导线阻抗的范围是0.1至200Ω。
总而言之，有线通道非常复杂且嘈杂。图1和图2说明了G3-PLC调制解调器必须在时域和时频域中承受的线噪声。
图1：工业建筑物中典型导线噪声的时域捕获（a）原始导线噪声样本，（b）G3-PLC调制解调器的Cenelec-A带导线噪声图2：（a）原始导线的时间频谱。