智慧電表被視為解決非洲電力效率與可靠性挑戰的關鍵。然而，現有的電力線載波與蜂巢式技術在當地成效有限。DECT NR+憑藉高可靠性、低成本與強抗干擾優勢，成為推動智慧電表普及與能源轉型的關鍵解決方案。

陳舊的電力計量方式意味著效率、準確性甚至電網可靠性較低，這不僅給電力公司的基本營運效益帶來壓力，還會直接拖累電力供應的穩定性和合理價格，影響到社區和家庭的日常生活和預算。

最直接的解決方案就是智慧電表及其產生的大量即時資料。然而，想要在任何地區成功部署智慧電表技術，就必須在電力公司與電表之間，以及電表與消費者之間實施有效的連接解決方案。

非洲對智慧電表解決方案的需求

在非洲，升級到智慧電表的迫切性相當明顯。電力配送公司，包括市政、都市和私人供應商，以及智慧城市專案、離網解決方案供應商和電表製造商，都是非洲大陸能源產業轉型的關鍵利益相關者。他們共同認識到消除人工抄表對於顯著降低運營成本、準確向客戶收費、啟動動態定價、監控電網損耗、最佳化電網性能和盡可能減少停電非常重要。

同樣地，人們也清楚地理解到一點，可連接網路的電力計量方式將使消費者受惠，因為他們能夠主動管理和最佳化自身的能源消耗。但是，智慧電表必須仰賴可靠的通訊技術，而這在非洲地區並不容易實現。

主流的電力計量技術無法提供有效支援

目前在非洲使用的兩種主流的電力計量技術是電力線載波（PLC）和蜂巢式技術，不過，儘管這兩種技術在其他地方取得了成功，由於種種原因，它們在非洲地區實施效果不佳。

對於PLC解決方案，預付費電表通過既有的電力線進行通訊，將資料傳回資料集中器（DCU），然後再由資料集中器將資料傳送到雲端。對於蜂巢式技術解決方案，每個預付費電表都配備了蜂巢式數據機，用於與蜂巢式基地站進行通訊，然後將資料回傳至能源公司的軟體平臺。

通訊訊號不佳或沒有訊號的區域，有時會降低蜂巢式網路覆蓋的可靠性，導致申請安裝成本高與服務利用性低。而且，由於蜂巢式智慧電表的申請安裝是以最佳化成本為優先，因此資料傳輸的頻率往往受到限制。

再加上，非洲地區網路經常出現計劃內和計劃外的停電，導致PLC解決方案的效果不佳。如果發生停電，在恢復供電後，網路可能需要很長時間才能重新啟動，而智慧電表也需要很長時間才能重新連接，因此會延誤到重要的電網管理訊息和消費者通知。

加入電網的可再生能源也會對PLC通訊造成負面影響，而許多低品質電器等消費性裝置則會產生嚴重的干擾，進一步擾亂智慧電表的通訊。

圖一 : 傳統的智慧電表通常在夜間或每天傳送數次資料。

DECT NR+可解決連網難題

鑒於這些既有技術的缺點，無線連接標準DECT NR+（NR+）應運而生，成為了PLC和蜂巢式技術的可行替代方案。NR+在設計上具有與蜂巢式網路相同的流暢運作和安全性能，正常執行時間的可靠性超過99.99%，此外，NR+還具備出色的抗盲點和抗干擾能力，這在一定程度上要歸功於強大穩定的實體層，以及在較不擁擠的1.9 GHz頻段上運行。

借助NR+，智慧電表可利用其自修復網狀拓撲結構來擴大和加強無線網路覆蓋範圍。在城市環境中，每個智慧電表可與50多個相鄰電表連接，形成多個接入點，實現可靠的通訊。

此外，NR+的營運成本較低，資料費用可忽略不計，減少了對電訊業者的通訊依賴。在城市地區，一個蜂巢式網路訂閱可以供數以千計的智慧電表共享，而在農村地區，由於房屋網路拓撲結構分散，共享比例較低。

傳統的智慧電表通常在夜間或每天傳送數次資料，如果使用NR+則可以每分鐘傳送一次資料。由於通過單一高容量連線（LTE、Wi-Fi或乙太網路）進行整合資料傳輸，以及通過DECT NR+頻段進行免許可證通訊，因此蜂巢式網路費用不會大幅增加。

Wirepas DECT NR+智慧電表解決方案

智慧電表領域的創新企業已經開始利用NR+。例如，南非設計與製造公司 Sustainable Energy Technologies（SET）推出了以NR+為基礎的Wirepas射頻網狀網路智慧電表解決方案，這款解決方案部署在Nordic Semiconductor公司的下一代nRF9151?模組上。該解決方案是為電力配送公司和電表製造商開發，以實現非洲向智慧能源解決方案的過渡，初期以南非和肯亞為重點。

圖二 : Nordic的nRF9151

Wirepas NR+實施方案解決了利用PLC和蜂巢式網路來執行電表運作的所有限制，同時持續收集近乎即時的能源資料，並實現遠端電表監控的雙向網路通訊。

Nordic的nRF9151低功耗模組專為DECT NR+和蜂巢式物聯網應用而設計，它支援Wirepas的NR+協定堆疊，能夠實現注重可靠性、安全性、長距離和可擴展性的大規模網狀網路應用。

當用於DECT NR+時，nRF9151的高發射功率可確保即使在訊號較弱的區域也能進行長距離通訊，而且，它還具有卓越的接收器靈敏度，可使設備檢測到來自遠處智慧電表或網路節點的微弱訊號。nRF9151的尺寸精巧（12 x 11 mm）和開放式MCU，因而非常適合整合到智慧電表內的單晶片網路介面卡（NIC）。

NR+克服了以往的局限性，確保實現可靠、遠距離和高性價比的連接，滿足了非洲的智慧電表需求。Nordic提供的技術和專門從事智慧電表的合作夥伴將為此一強大變革提供有力的支援。

（本文作者Lorenzo Amicucci任職於Nordic Semiconductor）