新一代（采用物联网通信技术）E360 系列智能电表

兰吉尔（Landis&Gyr）：推出新一代（采用物联网通信技术）E360 系列智能电表

中国现代电网量测技术平台

撰文 张春晖 翻译 张震

2022年6月1日

2007年，兰吉尔在国际上推出首款 E350系列智能电表：以互动为特征的电网基础测量及控制新技术，推进国际上智能电网兴起阶段的建设。

2018年前后，为顺应国际上智能电网发展阶段对计量和电力设备数据的新需求：部署全网数据采集，解决海量数据通信不可靠问题，兰吉尔：推出新一代（采用物联网通信技术）E360 系列智能电表，包括两个新款式：E360 CT LTE 、E360 S2 系列智能电表。

本文的内容是由网上有关兰吉尔E360系列智能电表的英文稿，经下载、翻译后，再摘要、编辑而成。

1、E360系列智能电表解读

1）E360 CT LTE 系列智能电表

— LTE：LTE是Long Term Evolution的缩写，长期演进的意思，是网络制式。

LTE项目是3G网络的演进，是3G与4G技术之间的一个过渡 ，是3.9G的全球标准。它改进并增强3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326 M bit/s与上行86 M bit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。

— LTE CAT：其全名为 LTEUE - Category。其中，LTE是4G LTE 网络；UE是用户设备；Category 等级，传输速率等级。就是用户设备能够支持的4G LTE 网络传输速率的等级，可以说成是4G 网络速率的一个技术标准。

LTE CAT 影响的就是4G LTE 上行、下行网络速率的上限。

在 LTE CAT 中，不仅有4、6两个等级，CAT10 已经实现商用开发。其中：

•Category 4 ：最大下行传输速率 150 Mbps；最大上行速率 50 M bps。

•Category 6 ：最大下行速率300 M bps；最大上行速率 50 M bps。

•Category 10：最大下行速率 450 M bps；最大上行速率 100 M bps。

— E360 CT LTE 系列智能电表：支持物联网的智能终端，启用 LTE CAT M1/NB1和 NB2物联网技术。

•LTE CAT NB1：也称为窄带物联网（NB-IOT），是一种低功耗广域（LPWA）技术，可以使用现有的移动网络将各种设备连接到互联网中。它可以使用高效、安全和可靠的方式来处理少量的双向数据传输。

NB-IOT只能用于固定小区，即限于在单个小区站点覆盖范围内应用。

NB-IOT通信技术：下行峰值速率250 k bps ；上行峰值速率250 k bps （多音）和20 k bps （单音）。

•LTE CAT M1/NB2:专为物联网（IOT）和机器对机器（M2M）通信而专门设计的新型低功耗广域（LPWA）蜂窝技术，用于支持低于1M bps的下行数据速率的低到中等数据量应用，并可以在半双工或全双工模式中使用；上行最大速率365k bps。

它具有从一个小区站点向另一个小区站点之间切换功能。

LTE CAT M1 技术能够与2G、3G和4G移动网络共存。

•CAT M1/NB2 与 CAT NB-IOT/NB1 通信性能比较：

其一，数据传输量:CAT NB2 最适合于远距离传输中、低数据量；而 CAT NB1用于处理少量的双向数据传输。

其二，跨区切换：CAT NB2 支持蜂窝塔式跨区切换，应用范围广；而CAT NB1 只适用于单个小区站点覆盖的区域内，应用受限。

其三，吞吐量：CAT NB2 使用1.4 MHz带宽，具有足够的吞吐量，可以将固件、软件和其它安全更新传输到IOT设备；而 CAT NB1无法执行。

注：吞吐量，通信系统在单位时间内实际传输的有用信息的数目（bit）。

其四，CAT NB2 支持全双工、半双工，可以选择半双工来降低功耗并延长电池寿命，上行和下行速率更快，降低延迟。

— CT:该系列智能电表用于低压电网大容量计量，配置CT（电流互感器）。通常，低压电网的电能表，采用单相、三相四线接线方式。

2）E360 S2 系列智能电表

该三相系列智能电表允许在SIM卡处理方面有更多的选择，并且专为支持有线和无线M-Bus仪表和OMS4.xxx的多功能用例而设计配置。

3）E360 CT LTE 和 E360 S2 系列智能电表具有智能推送架构，以确保近乎实时的数据传输。

4）这些新一代智能电表提供全面的可互操作软件、集成多种LTE 通信技术、端到端数据加密和基于角色的访问，可在最恶劣的环境或最苛刻的环境中实现稳健的AMI操作和网络维护。这些说明，物联网用例的边缘，符合最高安全标准。

2、E360智能电表：为国际上智能电网公用事业发展提供最灵活、最高效的通信解决方案

1）引言

随着先进的E360智能电表的推出，Landis+Gyr推出了欧洲市场上最广泛的通信产品，其产品组合从G3 PLC和P2P蜂窝扩展到包括RF Mesh IP技术。

对公用事业公司来说，由于通信技术发展迅速，必须找到面向未来的通信解决方案，以便能够轻松适应技术进步和变化。当今的智能计量通信要求不仅关注电表和智能计量系统之间的数据传输，还关注创建完整的通信网络，其中许多连接的设备和系统以通用且不同的方式相互通信。在考虑智能计量中的通信技术时，对连接和物联网（IoT）的要求以及对标准化，带宽和安全性的要求是必不可少的方面。

为了满足这些需求，Landis+Gyr不断开发其Gridstream®解决方案。凭借新的模块化E360智能电表，Landis+Gyr还通过新技术 - RF Mesh IP扩展了其在欧洲市场的通信产品组合。

2）E360仪表的RF Mesh IP 通信新技术

新型Landis+Gyr E360仪表旨在为公用事业提供先进的通信解决方案，无论现场的地理、物理和技术条件如何。E360 在单一架构中支持射频网状网络、G3 PLC 和 P2P （4G LTE），同时允许在同一网络和系统中使用多种通信技术。全面的产品组合，包括G3 PLC、P2P蜂窝和RF Mesh IP通信技术，支持公用事业公司创建经济高效的智能计量解决方案，为智能电网和物联网做好准备。

Landis+Gyr的RF Meshnet IP解决方案已在全球得到验证

与Landis+Gyr产品组合中的所有通信技术一样，RF Mesh IP解决方案基于公认的开放行业标准，从而为互操作性、连接性和灵活性奠定了基础。Landis+Gyr面向欧洲市场的RF Mesh IP解决方案，是基于Ipv6的全球RF Mesh IP解决方案，适用于869 MHz以上的欧洲ISM频段。RF Mesh IP通信的速度为50 kbps（在监管限制范围内），可扩展到200 kbps。

Landis+Gyr的RF Mesh IP技术已经得到广泛应用，例如在北美、南美以及亚洲，Landis+Gyr目前参与了世界上最大的智能计量部署：在与日本东京电力公司的一个项目中，作为先进物联网实施的一部分，已经安装了超过1100万个计量点（总共2700万个计量点）。该解决方案基于Landis + Gyr的IPv6多技术网络，该网络使用RF Mesh IP，G3 PLC和P2P蜂窝通信连接公用事业和消费类设备。弹性、可靠和自成型技术，无论使用RF Mesh IP，G3 PLC还是P2P蜂窝技术，都可以在智能计量中利用相同的多功能功能。这些功能包括消耗值、实时警报和事件、中断检测和恢复功能以及继电器控制和远程仪表配置。众所周知，射频网格技术在具有良好射频接收的郊区显示出其优势。RF Mesh IP还为固件更新提供了有效的通信通道。此外，它还为实用程序提供了强大的功能，以通过使用新的网络管理器应用程序来监视网络状态。

RF Mesh IP的优势还包括由于具有自动路由功能，易于安装和部署，这使得该技术具有自形成和自愈性。凭借其不断寻求提高通信质量的能力，该技术具有高度的弹性：电表（基于RF Mesh IP技术）自动寻求智能计量数据传输的最佳路线。该功能被利用，例如，在链路中断的情况下，仪表自动找到通信的替代路由。凭借其跳频特性，RF Mesh IP技术还具有高度的可靠性，因为它对射频干扰具有极强的耐受性。RF Mesh IP还具有自适应功率控制功能，使其能够将传输功率调整到尽可能低的水平。作为一种优越的特性，Landis+Gyr RF Mesh IP采用优势技术，提高电表与网关之间直接连接的比例，减少跳频。重复次数越少，网络越快、越可靠。通过这种方式，RF Mesh网络拓扑向P2P拓扑更近了一步，但成本更低。如果需要，任何Landis +Gyr的E360 RF Mesh智能电表都可以通过在电表中添加模块灵活地更改为蜂窝P2P电表。

3）E360仪表的智能网关解决方案，降低成本

RF Mesh是一种具有成本效益的技术，其通信成本包括网络运营商对网关设备中SIM卡的订阅费。它利用869 MHz频段以上的ISM频段，从而消除了运营商的每月订阅费。通常，RF Mesh通信网络包括智能电表和单独的网关设备，它们收集智能计量数据并将其传送到智能计量系统。使用Landis+Gyr E360射频网状网络IP解决方案，无需单独的射频采集器或网关设备，因为只需添加网关模块，仪表即可用作电表和网关。该模块安装简单快捷，无需切断客户的电力供应。E360 通过射频网格 IP 技术最大限度地降低了通信成本。这种方法使Landis+Gyr RF Mesh IP概念极具成本效益。

3、E360仪表：确保面向未来的设计

1）引言

智能电表的预期寿命约为15年。这期间，可能会发生很多事情。在能源行业，事情正在迅速发展。减少二氧化碳排放的目标以及增加可再生能源份额或电动汽车充电设施数量的需求，推动了高效和安全能源管理领域的更快技术发展。

智能电表投资周期长，智能电网发展快

因此，当计量业务的漫长投资周期遇到数字能源管理解决方案的动态环境时，就遇到了必须解决的情况冲突。电表设计和固件结构需要足够灵活，以适应新的要求，而无需对现有智能电表基础设施进行复杂的重新参数化和重新认证。

2）仪表模块化固件设计

兰吉尔在E360仪表的新固件设计中解决了这一挑战。目标是确保使公用事业公司能够通过升级电表功能来满足未来的智能电网解决方案需求，从而最大限度地提高其资产利用率。目前计费和安全可能是现在的优先事项，具有多个内部和外部系统和数据源的复杂互连性的高级智能电网用例可能会在三年，五年或十年内转移到前台。

仪表模块化固件设计更进一步。该设备需要被视为智能电网的一个组成部分，并应作为整个解决方案堆栈的组件进行管理。模块化固件结构使这成为可能。能够为不同的应用程序和数据使用者托管“功能块”，再加上强化的安全方面，支持这种方法。

E360 具有通用标准认证的基于 RTOS（实时操作系统）的模块化固件结构，使升级更简单、更高效，可提供额外的容量，并为未来的系统集成敞开大门。根据MID标准，它不仅将固件中与法律相关的部分分开，当某些内容与非法律相关的部分发生更改时，需要重新认证这些部分。这些“非法律相关部件”对测量精度没有影响。因此公用事业公司在更新通信堆栈时不需要重新认证其计量部分。固件的这种分离本身并不新鲜，但是对于E360，兰吉尔进一步推动了这一概念。创建了不影响认证的升级附加模块，例如用于本地强制功能的国家/地区特定模块和用于可选应用的模块。通过这样做，我们还将最不稳定的部分与更稳定的部分分开，以减少在现场部署或操作调整方面的麻烦和干扰。

3）为未来的第三方提供参与的空间

为接下来的事情做好准备：一个额外的固件模块。这里的独特之处在于一个额外的固件模块，它为未来的发展提供了受控的余量，因为新功能的开发方式和方式也在发生变化。今天，发展是与电表制造商合作，但在未来，这势必会开放。第三方开发将进入智能电网解决方案，因此，额外的模块可以成为第三方应用的空间。凭借重新设计的模块化固件概念的灵活性，电表成为更大，快速移动的能源管理环境的重要组成部分，同时依赖于其使用寿命的长短。

4、本文点评：由兰吉尔E360智能电表设计的启示

E360仪表的设计特征是深度融入国际上智能电网发展阶段的建设，适应未来智能电网再发展的新需求。

1）E360:适应当下国际上智能电网发展的需求，不仅关注仪表和智能计量系统之间的数据传输，还采用通信新技术，创立完整的通信网络。由此，兰吉尔推出基于IPv6的全球 RF Mesh IP通信解决方案，具有自适应功能、自动路由功能，具有自形成和自愈能力，自动寻求智能计量数据传输的最佳路径。同时，还使用 G3 PLC 和P2P蜂窝通信连接公用事业公司和消费者设备。

2）E360:适应在智能电表使用寿命周期内出现的新情况，采用基于RTOS（实时操作系统）的模块化固件设计，为未来系统集成铺路。为此，不但按MID标准，将法制部分与非法制部分设计分开；而且，在非法制部分，将最不稳定部分与更稳定部分设计分开。

3）E360:为未来第三方应用提供空间，即采用额外的固件模块设计。这是很有预见性的设计观念。

可以说，新一代E360智能电表设计比原E350仪表有诸多创新，可供国产高质量智能电表出口产品设计的参考。

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