IEC 61334

IEC 61334 , conocida como Automatización de la distribución mediante sistemas portadores de línea de distribución , es una norma para comunicaciones fiables de baja velocidad por línea eléctrica para contadores de electricidad , contadores de agua y SCADA . ^{[ 1 ]} También se conoce como modulación por desplazamiento de frecuencia ensanchada ( S-FSK ) y anteriormente se denominaba IEC 1334 antes de la última renumeración de la IEC. En realidad, se trata de una serie de normas que describen el entorno físico investigado de las líneas eléctricas, una capa física bien adaptada, una capa de acceso al medio de baja potencia funcional y una interfaz de gestión. Las normas relacionadas utilizan la capa física (por ejemplo, el 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 de la tensión de la línea eléctrica. Los tonos son elegidos por las compañías eléctricas y no están especificados en la norma. Generalmente, los tonos oscilan entre 20  kHz y 100  kHz y deben estar separados por al menos 10  kHz para evitar la diafonía. Se elige un tono para marcar (es decir, un 1 binario ) y otro para indicar que hay un 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 sincronización a medida que aumenta el número de bits. En líneas eléctricas multifásicas, se puede enviar una señal independiente en cada fase para acelerar la transmisión.

La baja velocidad del estándar se debe al número limitado 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 fiabilidad proviene de su sistema de temporización fiable (es decir, el cruce por cero), su alta relación señal/ruido (las frecuencias se eligen para evitar el ruido común de la red eléctrica), la ausencia de distorsión por intermodulación y la detección adaptativa de la señal.

A diferencia de un puerto serie convencional, los bits más significativos se envían primero . Los datos de los cruces por cero se recopilan en bytes de 8 bits. Cada byte se agrupa en paquetes de 42 bytes. Los primeros cuatro bytes de cada paquete constituyen un preámbulo para medir el estado actual del canal. A continuación, se envían 38 bytes de datos y 3 bytes de silencio.

La modulación S-FSK centra los tonos en el momento en que la línea de corriente alterna pasa por el punto de tensión cero. De esta forma, los tonos evitan la mayor parte del ruido de radiofrecuencia producido por los arcos eléctricos. (Es común que los aisladores sucios produzcan arcos eléctricos en el punto de máxima tensión, generando así una ráfaga de ruido de banda ancha). Dado que las compañías eléctricas eligen los pares de tonos, diferentes distritos pueden utilizar pares distintos para evitar interferencias.

Para evitar interferencias, los receptores pueden mejorar su relación señal/ruido adaptando su decodificador. El silencio y el preámbulo permiten que el procesamiento de señal del receptor mida la relación señal/ruido del canal. Según esta relación, los bits se pueden recuperar a partir de la diferencia entre la potencia de los tonos de marca y espacio, solo la potencia de los tonos de marca o solo la de los tonos de espacio. El sistema debe poder ajustar el método de recepción para cada paquete de 42 bytes.

La sincronización de bits se suele obtener a partir de los límites de los tonos, de forma similar a una UART que se activa mediante un bit de inicio. La sincronización se centra aproximadamente en el cruce por cero, con un temporizador que parte del cruce por cero anterior y que permite la detección de bits. La sincronización práctica de bits no se puede obtener únicamente a partir del cruce por cero, debido a la fluctuación y el ruido locales en dicho cruce, causados ​​por las variaciones de carga en la red.

Los bytes de los paquetes de capa inferior se reformatean en bytes para las capas superiores. La capa de enlace superior se asemeja mucho a HDLC , excepto por una característica novedosa que permite a las estaciones seleccionadas retransmitir mensajes. ^{[ 3 ]} La capa de interfaz de gestión proporciona control remoto de las capas de protocolo de una estación, incluyendo diagnósticos y configuración. Por ejemplo, permite a un controlador central leer las relaciones señal/ruido de una unidad y establecer el bit que permite a una estación retransmitir 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 europeo ampliamente utilizado para la capa de aplicación de contadores y sistemas SCADA. DLMS/COSEM requiere una interfaz de gestión.

S-FSK (modulación por desplazamiento de frecuencia ensanchada) es un esquema de modulación que combina algunas de las ventajas de la modulación de espectro ensanchado clásica (inmunidad a la interferencia de banda estrecha) con algunas de las ventajas de la modulación por desplazamiento de frecuencia clásica (FSK es de baja complejidad). La diferencia entre S-FSK y FSK clásica es que en S-FSK, la frecuencia de marca${\displaystyle f_{m}}$está situado lejos de la frecuencia espacial${\displaystyle f_{s}}$Las frecuencias están colocadas lo suficientemente separadas como para que el desvanecimiento selectivo en frecuencia y la interferencia de banda estrecha solo bloqueen una de las frecuencias, de modo que el receptor aún pueda recuperar todos los datos de la otra frecuencia. ^{[ 6 ]}

• IEC TR 61334-1-1:1995 Consideraciones generales – Arquitectura de sistemas de automatización de distribución
• IEC TR 61334-1-2:1997 Consideraciones generales – Guía para la especificación
• IEC TR 61334-1-4:1995 Consideraciones generales – Identificación de parámetros de transmisión de datos en redes de distribución de media y baja tensión
• IEC 61334-3-1:1998 Requisitos de señalización de la red eléctrica: bandas de frecuencia y niveles de salida
• IEC 61334-3-21:1996 Requisitos de señalización de la red eléctrica: dispositivo de acoplamiento capacitivo aislado fase-fase de media tensión.
• IEC 61334-3-22:2001 Requisitos de señalización de la red eléctrica: dispositivos de acoplamiento intrusivos fase-tierra y pantalla-tierra de media tensión.
• IEC 61334-4-1:1996 Protocolos de comunicación de datos – Modelo de referencia del sistema de comunicación
• IEC 61334-4-32:1996 Protocolos de comunicación de datos – Sección 32: Capa de enlace de datos – Control de enlace lógico (LLC)
• IEC 61334-4-33:1998 Protocolos de comunicación de datos – Capa de enlace de datos – Protocolo orientado a la conexión
• IEC 61334-4-41:1996 Protocolos de comunicación de datos – Protocolos de aplicación – Especificación de mensajes de línea de distribución
• IEC 61334-4-42:1996 Protocolos de comunicación de datos – Protocolos de aplicación – Capa de aplicación
• IEC 61334-4-61:1998 Protocolos de comunicación de datos – Capa de red – Protocolo sin conexión
• IEC 61334-4-511:2000 Protocolos de comunicación de datos – Gestión de sistemas – Protocolo CIASE
• IEC 61334-4-512:2001 Protocolos de comunicación de datos – Gestión del sistema mediante el perfil 61334-5-1 – Base de información de gestión (MIB)
• IEC 61334-5-1:2001 Perfiles de capa inferior: El perfil de modulación por desplazamiento de frecuencia ensanchada (S-FSK)
• IEC TS 61334-5-2:1998 Perfiles de capa inferior – Perfil de modulación por desplazamiento de frecuencia (FSK)
• IEC TS 61334-5-3:2001 Perfiles de capa inferior – Perfil de banda ancha adaptativa de espectro ensanchado (SS-AW)
• IEC TS 61334-5-4:2001 Perfiles de capa inferior – Perfil de modulación multicarrier (MCM)
• Perfiles de capa inferior según IEC TS 61334-5-5:2001: Espectro ensanchado - perfil de salto de frecuencia rápido (SS-FFH).
• Regla de codificación A-XDR IEC 61334-6:2000

• Comunicación por línea eléctrica , para un estudio del tema
• Bus de línea eléctrica universal , el competidor de menor alcance más común.