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建設和維護城市照明基礎設施，通常會面臨兩難境地：雖然充足的街道照明對駕駛員和行人的安全非常重要，但建設和維護可能是一項重大投資。
城市提高照明基礎設施投資報酬率的一種方法，是將其轉化為智慧城市照明 —— 智慧城市基礎設施的一個元素。
我們將涵蓋你需要了解的，有關智慧城市照明的所有資訊，包括通常為其供電的技術、該技術的缺點，以及為什麼 HD-PLC 是智慧城市應用的卓越解決方案。
什麼是智慧城市照明？
智慧城市照明是智慧城市基礎設施的常見元素，它將先進的電信技術整合到常規路燈中。
在我們深入了解智慧城市照明是什麼之前，我們應該涵蓋更大、更普遍的概念，即智慧城市基礎設施。
智慧城市利用各種電信和數據處理技術來創建一個基礎設施，不同的元素可以在其中通信和共享數據。
智慧城市基礎設施要素通常包括：
- 智慧電網
- 智慧行動系統，例如自行車共享網路或智慧交通管理
- 閉路電視系統
- 智慧廢棄物管理系統
同樣，智慧城市照明利用數據處理和通信技術，實現以下一個或多個目標：
- 透過運動控制自適應調光，或環境監測設備等解決方案，提高能源效率和環境足跡
- 透過將智慧燈桿的連接功能出租給第三方公司，來抵消維修和維護成本，無論是交互式廣告橫幅還是電動汽車充電站
- 透過網路連接或設備充電等功能，提升照明基礎設施，為市民帶來的價值
路燈基礎設施，例如燈桿和電纜，通常歸市政當局或其他公共組織所有。
將支持物聯網的連接添加到此基礎設施，可將其功能從簡單的照明提升到無所不在的通信網路。
這使市政當局有機會提高城市的安全性、便利性和旅遊價值，同時保留公共控制和網路所有權。
3 常用於智慧城市基礎設施的技術
最常用於創建智慧城市照明基礎設施的三種解決方案，是電力線通信 (PLC)、短程無線電通信 (RF) 和蜂窩網路。
這些通信標準中的每一個都在各種智慧城市應用中廣泛實施，並各有優缺點。
#1：窄頻電力線通信（PLC）
窄頻 PLC 網路是建構智慧照明基礎設施的一種，相對簡單且可靠的方式。
它們使用為路燈供電的相同電源線來傳輸數據，這意味著它們不需要投資額外的佈線。
但是，常規 PLC 網路的最大範圍有限，約為 1,200 米，並且只能實現高達 78kbps 的數據傳輸速度。
這意味著建立在電力線通信網路上的智慧照明基礎設施，很難整合到更大的智慧城市基礎設施中。這使得它不適合需要高數據傳輸速率的連接應用，例如 Wi-Fi 熱點網路。
#2：無線電通信（RF）
基於射頻的智慧城市網路，依靠射頻在其不同元素之間進行通信。
在射頻網路中，智慧燈桿配備了無線電信號發射器，這些發射器以網狀拓撲結構配置和排列。各個通信節點，同時連接到盡可能多的其他節點。
理論上，單個網狀網路中的節點越多，該網路的範圍就越大。借助強大的設備，遠端 RF 網狀網路可以覆蓋數十公里 —— 但由於成本高昂且電源需求大，此類設置對於智慧城市應用來說是多餘的。
相反，智慧照明網路通常佈置在短距離網狀網路中，只能覆蓋相對適中的距離，最長可達 500 米。
此外，儘管射頻網狀網路背後的技術非常簡單，但為智慧照明基礎設施，建構真正的網狀網路，需要對單個射頻發射器和 Gateway 進行大量投資。
#3：蜂窩網路
顧名思義，蜂窩供電的設置依賴蜂窩網路，來實現智慧城市連接。
在這樣的設置中，燈桿或控制單元等基礎設施元素，配備了支持 3G、4G 甚至 5G 網路的蜂窩模型，其中該通信標準可用。
所有數據傳輸都通過蜂窩網路進行，這意味著理論上無限的傳輸範圍，和每秒數十甚至數百兆比特的極高傳輸速率。
雖然蜂窩網路，似乎是智慧城市基礎設施的完美解決方案，但它們有一個相當大的警告：大多數商業可用的蜂窩基礎設施由私人公司營運，這些公司通常對工業級數據連接收取高價。
HD-PLC 在智慧城市應用中的優勢
HD-PLC 是高頻、寬頻電力線通信的國際標準。它是智慧城市和智慧照明基礎設施的有效解決方案，因為它結合了其他常見通信標準的優點，同時減少了缺點。
與我們上面描述的三種解決方案相比，以下是 HD-PLC 的優勢：
- 比窄頻 PLC 更高的數據速率和更寬的範圍：與窄頻 PLC 不同，HD-PLC 採用獨特的 Wavelet-OFDM 調製協議，並且可以使用多跳方法進行設置。這些特性使 HD-PLC 網路，能夠達到 240Mbps 的理論數據傳輸速率，並覆蓋長達 10 公里的距離。
- 比 RF 和蜂窩解決方案更具成本效益：與網狀或蜂窩網路不同，HD-PLC 幾乎不需要對額外設備進行投資，因為數據可以透過為燈桿供電的相同電力線傳輸。此外，HD-PLC 連接並不需要高昂的數據費用，而基於蜂窩的網路就是這種情況。
- 比其他任何一種解決方案都更易於訪問： HD-PLC 是一種開放的國際通信標準 —— 這意味著客戶可用的硬體解決方案不僅豐富，而且相互連接。這允許更大的預算靈活性，和更容易維護使用 HD-PLC 建構的智慧城市網路。
LVX Global 如何為智慧城市照明實施 HD-PLC
作為物聯網 (IoT) 和智慧城市服務和解決方案的提供商，LVX Global 借助 HD-PLC，創建了幾個具有附加功能的先，進智慧城市照明基礎設施示例。
他們的目標是透過額外的數據相關服務，和高速通信來增強街道照明基礎設施，以控制功能，例如自適應調光和智慧交通監控。
解決方案
LVX Global 為智慧照明應用開發了客製化解決方案 —— LVX iPC-HD。
它是一種 ISO/IEC 14908 標準化街道照明控制器，使用 LON HD-PLC（ANSI/CTA 709.8 和 EN 14908-8）協議，進行長距離高速通信。
控制器的主要輸出是一個乙太網端口，可用於將其他設備連接到網路，例如：
- Wi-Fi 接入點
- CCTV
- Edge Gateway
- 車位控制
- Digital signage
路燈控製本身使用邊緣控制器實現，透過雲端通信支持自動調度和手動操作。
案例 #1：公共 Wi-Fi
位於波羅的海德國沿岸的一個小型旅遊村的 4G 和 5G 覆蓋範圍很差，導致許多沿海地區基本無法使用行動網路連接。
市議會決定沿路堤使用 HD-PLC 連接的智慧路燈。這使得 Wi-Fi 接入點，可以安裝在靠近大海的地方，以提高該地區的社會和旅遊吸引力。
在靠近捷克邊境的薩克森州的一個德國小鎮，實施了類似的解決方案，那裡的許多地區的行動網路接入同樣很差。LVX Global 再次實施了支持 Wi-Fi 接入點的 HD-PLC 供電的路燈控制器。
HD-PLC 在這兩個用例中都表現出色，其可靠的連接性和多跳技術，即使在舊電纜上也能實現高速數據傳輸。
儘管由於覆蓋區域大而影響深遠的多跳設置，以及由於電纜品質差導致的信號衰減，但大多數連接的 PHY 速率超過了 80 Mbps。
這為兩個照明基礎設施，提供了足夠的數據速率，用於物聯網相關服務。
案例 #2：高速連接柏林工業大學的 LED 時裝秀是一個燈塔專案，展示了節能和物聯網功能的高端燈光控制功能。
該專案的目的是向市政當局和學校，展示先進的智慧路燈設備的可能性。
該專案佔地超過 1,500m，擁有 70 個 iPC-HD 控制器，負責多個 LED 鎮流器。該項目的主要要求是在 10 毫秒內控制燈光的狀態和顏色。這需要一個高速通信系統，能夠長距離傳輸數據 —— 這是 HD-PLC 的優勢。
結束智慧城市照明和 HD-PLC
憑藉 LON 和 LON over HD-PLC（ISO/IEC 14908 或 ANSI/CTA 709 系列），LVX Global 正在為智慧戶外照明 設定通用標準。
借助 HD-PLC 開放的國際標準，客戶不再依賴於單一的解決方案，也不再局限於專有的供應商特定技術。
因此，HD-PLC 透過提供可靠、穩定和面向未來的解決方案，有助於縮短智慧路燈基礎設施的長創新周期，和公共設施的長生命週期要求。
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