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第1篇：電力線通信范文

【關(guān)鍵詞】低壓配電網(wǎng);電力通信;寬帶接入

Abstract：PowerLine Communication technology is catching our attention greatly now，which uses the power line as a communication media to create a high speed data channel and supply services such as high speed Internet access，VOD and VoIP，so as to get"four network union"and create great economic and social profit.Using the technology，we can get a broad band access within rang of a distribution transformer as well as a home LAN through outlet of every house.It''s a complementarity and extent of other broad band access method.As the high speed powerline communication uses the intrinsic powerline and the number of power users of 220V is much larger than that of CATV and telephone，this technology has a large number of latent users.The developing state，the research，NetWork Application and Run Management of the technology are introduced in this paper.

keyword：low voltage power distribution networks;power communication;broadband access

1.簡介

電力線通信（Power Line Communication）技術(shù)簡稱PLC，是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。電力線通信并不是新技術(shù)，已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在中高壓輸電網(wǎng)（35kV以上）上通過電力載波機利用較低的頻率（9-490kHz）以較低速率傳送遠動數(shù)據(jù)或話音，就是電力線通信技術(shù)應(yīng)用的主要形式之一。在低壓（220V）領(lǐng)域，PLC技術(shù)首先用于負荷控制、遠程抄表和家居自動化，其傳輸速率一般為1200bps或更低，稱為低速PLC。近幾年國內(nèi)外開展的利用低壓電力線傳輸速率在1Mbps以上的電力線通信技術(shù)稱之為高速PLC。

近年來，隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，登錄上網(wǎng)的人數(shù)成倍增長。然而，采用何種通信方式使用戶終端連接到最近的寬帶網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，成為長期困擾人們的難點之一，也是Internet普及的瓶頸之一，被業(yè)內(nèi)人士稱為寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的"最后一公里"問題。利用四通八達、遍布城鄉(xiāng)、直達用戶的220V低壓電力線傳輸高速數(shù)據(jù)的PLC技術(shù)以其不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點，被業(yè)內(nèi)人士認為是提供"最后三百米"解決方案最具競爭力的技術(shù)之一。目前高速PLC已可傳輸高達45Mbps的數(shù)據(jù)，而且能同時傳輸數(shù)據(jù)、語音、視頻和電力，有可能帶來“四網(wǎng)合一”的新趨勢。

圖1 典型的PLC系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

圖1為典型的PLC系統(tǒng)應(yīng)用示意圖。在配電變壓器低壓出線端安裝PLC主站，將電力線高頻信號和傳統(tǒng)的光纜等寬帶信號進行互相轉(zhuǎn)換。PLC主站的一側(cè)通過電容或電感耦合器連接電力電纜，注入和提取高頻PLC信號;另一側(cè)通過傳統(tǒng)通信方式，如光纖、CATV、ADSL等連接至Internet。在用戶側(cè)，用戶的計算機通過以太網(wǎng)接口或USB接口與PLC調(diào)制解調(diào)器相連，普通話機通過RJ-11接口連至PLC調(diào)制解調(diào)器，而PLC調(diào)制解調(diào)器直接插入墻上插座。如果PLC高頻信號衰減較大或干擾較大，可以在適當(dāng)?shù)牡攸c加裝中繼器以放大信號。

2.PLC關(guān)鍵技術(shù)

（1）電力線網(wǎng)絡(luò)單元（PNU）

它負責(zé)控制電力線網(wǎng)絡(luò)并從單元配電網(wǎng)集成話務(wù)。通過適當(dāng)?shù)碾娦鸥删€接口，PNU再將話務(wù)傳至饋電網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)饋電網(wǎng)絡(luò)中使用的不同介質(zhì)，PNU也可轉(zhuǎn)換來自低壓配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)話務(wù)。

（2）電源線網(wǎng)絡(luò)終端（PNT）

它為最終用戶PC或其它用戶提供適當(dāng)?shù)慕涌冢缫蕴W(wǎng)或是USB。為了降低成本，這一獨立設(shè)備能夠和PC或其它設(shè)備相集成。

（3）偶合設(shè)備（CouplingUnit）

它是將信號傳入線路并過濾噪音的。目前它還是一個插銷插入電插座的相對獨立的設(shè)備，今后它可能會和PLC調(diào)制解調(diào)器集成于一體。PLC調(diào)制解調(diào)器和PC內(nèi)的偶合設(shè)備的集合體有一天將使PC可以直接在網(wǎng)上運行。配電網(wǎng)是一種共享介質(zhì)，即所有與之相連的用戶都共享同一”電纜”。在典型的城市配置中，它則轉(zhuǎn)化為與一個變壓器相連的大約100到200個用戶。PLC系統(tǒng)能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術(shù)支持的客戶，需要具備一個技術(shù)條件，具有很強的帶寬分配能力的介質(zhì)接入控制（MAC）層。這就使電力線網(wǎng)絡(luò)不僅僅能夠支持80個Internet用戶的數(shù)據(jù)往復(fù)交換，而且能夠靈活地適應(yīng)以不同速率傳輸?shù)纳闲泻拖滦袛?shù)據(jù)。

（4）正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）

它可以提高電力線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，它是一種多載波調(diào)制技術(shù)。傳輸質(zhì)量的不穩(wěn)定意味著電力線網(wǎng)絡(luò)不能保證如語音和視頻流這樣的實時應(yīng)用程序的傳輸質(zhì)量。然而，對于傳輸突發(fā)性的Internet數(shù)據(jù)流它卻是個理想的網(wǎng)絡(luò)。即便是在配電網(wǎng)受到嚴(yán)重干擾的情況下，OFDM也可提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，而且適當(dāng)?shù)募m錯技術(shù)可以確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸。

（5）配電網(wǎng)

它是一種共享介質(zhì)，即所有與之相連的用戶都共享同一“電纜”。在典型的城市配置中，它則轉(zhuǎn)化為與一個變壓器相連的大約100到200個用戶。PLC系統(tǒng)能夠在1Mb/s的最佳傳輸速率下支持80個用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術(shù)支持的客戶，需要具備一個具有很強的帶寬分配能力的介質(zhì)接入控制（MAC）層。這就使電源線網(wǎng)絡(luò)不僅能夠支持80個Internet用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而且能夠靈活地適應(yīng)以不同速率傳輸?shù)纳稀⑾滦袛?shù)據(jù)。

3.技術(shù)難點

電力線上網(wǎng)雖然優(yōu)勢很明顯，但仍存在一些目前技術(shù)上還無法妥善解決的難題，其中電磁兼容性的問題嚴(yán)重影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度，而穩(wěn)定性與安全性則是用戶們更為關(guān)心的。

首先是電磁兼容性，作為影響電力線上網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在，主要是因為電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數(shù)據(jù)不可避免地會形成電磁輻射，影響數(shù)據(jù)的保密性。它一方面將產(chǎn)生的電磁波向外輻射，另一方面吸收來自外界的電磁波。對于諸如短波等無線通信的影響，各廠商正在研究如何避開短波使用的窄帶頻率，以免對短波通信等造成干擾。

有些電器設(shè)備，特別是使用開關(guān)電源和有高頻電磁輻射的電器，對PLC Modem的信號有一定的影響，但這些電器的干擾有一定的輻射面積，在此范圍之外，輻射影響大為減弱，因此PLC Modem的插座應(yīng)離電器插座有一定距離。

其次是穩(wěn)定性與安全性。由于電壓的變化會帶來干擾，從而影響上網(wǎng)的質(zhì)量。家庭電器產(chǎn)生的電磁波也會對信息的傳輸產(chǎn)生干擾。用電負荷高峰期影響穩(wěn)定性，速率的波動比較大。居民小區(qū)的低壓配電線路不夠規(guī)范，用戶裝修時電源布線水平不均，電源插座的質(zhì)量不同，給電力線寬帶接入的普及帶來了難題，這讓PLC技術(shù)在中國電網(wǎng)環(huán)境下需要進一步完善。

至于220伏的電源線對通信的弱電系統(tǒng)會有什么影響？通過嚴(yán)格的電磁兼容的全性能實驗，包括做4000V強電壓實驗，結(jié)果顯示，正常的居民用電的安全是可以保證的。同時，還做了斷電的影響試驗，對家里的電氣設(shè)備尤其是一些通信設(shè)備會有什么影響，通過實驗，也不存在上述問題。但試驗也發(fā)現(xiàn)，如果很多用戶同時上網(wǎng)，傳輸速度相對就較慢，不過此問題并不是電力線上網(wǎng)所獨有的。

4.前景展望

盡管目前電力線上網(wǎng)還存在諸多難點，但全世界大約有超過60個電力線上網(wǎng)試點小區(qū)，連接了幾千個終端用戶。我國預(yù)計今年有近3000個用戶通過電力線上網(wǎng)。相信隨著技術(shù)發(fā)展，電力線上網(wǎng)將不再是夢。

此外，雖然目前開展的PLC主要是外部的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，但隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入，家庭內(nèi)部局域網(wǎng)很快就提上議事日程，如果外部接入開展的很充分，可以有效的利用其來推進建立家庭內(nèi)電力線局域網(wǎng)以及將來的智能家居，使二者合而為一，這也將為PLC服務(wù)提供商，帶來更多的發(fā)展機遇和利潤來源，市場空間不可限量。

在廣闊的非中心地區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，電力線上網(wǎng)也具有一定的優(yōu)勢，畢竟，電力網(wǎng)規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)都不可比擬的。雖然這些地區(qū)上網(wǎng)短期需求量并不大，市場發(fā)展成熟較慢，但會存在電力線上網(wǎng)先入為主的局面，可以有先行之利，對PLC的長遠發(fā)展和擴張非常有利。

5.總結(jié)

第2篇：電力線通信范文

1.1電力線載波通信的優(yōu)點

電力系統(tǒng)輸電線工作運行條件苛刻，具有很高的可靠性、自愈性、快速反應(yīng)能力以及高覆蓋率等特點，使用輸電線作為通信媒介，可以不占用無線頻道資源、無需布線、省工省錢、維護簡單，為輸電線載波通信技術(shù)提供了其他通信無法比擬的優(yōu)點。

1.1.1高覆蓋率電力系統(tǒng)網(wǎng)高中低壓各級的輸電線路聯(lián)絡(luò)全國各個省市配電網(wǎng)遍布了每個家庭每個房間，使用這些線路進行載波通信傳輸信號將比無線通信技術(shù)擁有更高的覆蓋率。因為無線通信技術(shù)會在一片區(qū)域內(nèi)建設(shè)一定數(shù)量的無線發(fā)射塔，不僅在某些偏遠地區(qū)會出現(xiàn)沒有信號的情況，在人口密集的地方同樣會出現(xiàn)信號弱或者信號被屏蔽無法連接的狀況。

1.1.2運行可靠經(jīng)濟電力輸電線作為主要適用于電力的輸送，要求必須能承受非常惡劣自然環(huán)境和電磁環(huán)境，不易因外力中段線路，使用年限長遠。以此作為通信載體較之于專門的有線通信，具有運行可靠、使用年限久、無需重新架設(shè)線路、運行維護方便的優(yōu)勢，大大減少了通信的成本，具有很好的經(jīng)濟宏觀性。

1.1.3傳輸速度快電力線載波通信有高速和低速之分，各有其長。低速電力線載波通信主要應(yīng)用在配電網(wǎng)自動化和部分地區(qū)載波抄表中，高速電力線載波通信主要應(yīng)用在智能配電網(wǎng)高級測量體系和用戶側(cè)電力線增值業(yè)務(wù)。電力線載波的數(shù)據(jù)傳輸速率是有線數(shù)據(jù)傳輸，比無線傳輸速度快很多，其傳輸速率目前可以達到4.5~45Mbps。

1.1.4實時性和雙向通信電力線載波通信可以實現(xiàn)一直在線，且可以實現(xiàn)雙向通信，同時保證數(shù)據(jù)的傳輸和下載。

1.2電力線載波通信的不足

同樣，由于電力系統(tǒng)輸電線其自身的特點，會對載波通信造成一定的局限性，這方面主要體現(xiàn)在輸電線路有自身波阻抗，會產(chǎn)生熱損失和輻射等，信號在傳輸時會有一定的衰減和損耗，且隨著頻率和距離的增加，衰減的程度也會增加。另外，輸電線路有成千上萬的節(jié)點，節(jié)點兩端的輸電線路很有可能波阻抗是不相同的，因此信號在輸電線中傳輸會發(fā)生多次折反射，導(dǎo)致信號不能完全的傳輸?shù)较乱欢屋旊娋€路，形成多徑折反射衰減。同時由于輸電線路主要是用于電力輸送，輸電線上面會存在游離放電電暈、絕緣閃絡(luò)、斷路器重合閘以及檢修線路等情況。這不僅會給通信信號造成噪聲干擾，還會出現(xiàn)通信信號的中斷的情況。因此，電力線載波通信將面臨信號衰減，噪聲、強脈沖干擾等問題。必須采取相應(yīng)的手段和措施對干擾進行改善，否則電力線載波通信技術(shù)的優(yōu)點將不能完全體現(xiàn)出來。

2電力線載波通信可靠性提高措施

電力線載波通信信道的噪聲干擾和衰減性能，這些對電力線通信的可靠性影響很大。必須采取相應(yīng)的措施來對其可靠性進行提高，具體有提高網(wǎng)絡(luò)層可靠性的組網(wǎng)措施和提高數(shù)據(jù)鏈路層可靠性的差錯處理機制等方法。

2.1組網(wǎng)措施電力線組網(wǎng)主要是為了確保網(wǎng)絡(luò)中集中收發(fā)器和每個通信終端都能夠?qū)崟r的進行數(shù)據(jù)的相互傳輸。在理論網(wǎng)絡(luò)中，主要有線形、星形和樹形三種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，但是由于配電網(wǎng)絡(luò)錯綜復(fù)雜，現(xiàn)實中的網(wǎng)絡(luò)層是多種拓撲結(jié)構(gòu)糅合在一起的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。因此其組網(wǎng)也顯得十分復(fù)雜，可以使用自動組網(wǎng)的方法：定時的發(fā)送和接收每個通信節(jié)點的數(shù)據(jù)信息包，中心節(jié)點負責(zé)統(tǒng)計、分類以及判斷數(shù)據(jù)包的內(nèi)容是否有效，實時更新記錄能連接的信息包。該方法使得載波通信節(jié)點可以隨意的切換工作狀態(tài)，并且不會引起數(shù)據(jù)的丟失，提高了網(wǎng)絡(luò)層的可靠性。

2.2差錯處理機制在通信傳輸系統(tǒng)中一般都會使用差錯處理機制來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕缭跀?shù)據(jù)傳輸時在數(shù)據(jù)中加入校驗編碼，接收端接收到數(shù)據(jù)后只用對校驗編碼進行核對比較，如果出現(xiàn)錯誤將會再次重新傳輸，這種方式能過實現(xiàn)自動判斷錯誤，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，在數(shù)據(jù)鏈路層提高了電力線載波通信的可靠性。

3電力線載波通信技術(shù)應(yīng)用

電力線載波通信因其利用現(xiàn)有的電力線為通信媒介，不需重新鋪設(shè)通信線路，覆蓋面廣，成本低，維護簡單的特點，現(xiàn)在已經(jīng)有較多的實際應(yīng)用范例。在遠程抄表、家居智能網(wǎng)絡(luò)以及醫(yī)療體系領(lǐng)域有了較為成熟的使用。

3.1遠程抄表我國遠程抄表出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，但是在隨后的20年內(nèi)進展不大，直到21世紀(jì)初電力系統(tǒng)和計算機技術(shù)的大力發(fā)展，才逐漸的走向?qū)嵱秒A段。遠程抄表由終端電表、采集器、收集器和中心控制計算機組成，可實現(xiàn)遠程停送電、收集用水電量等功能。該技術(shù)的應(yīng)用使得抄表人員的工作量大大減少。

3.2家居智能網(wǎng)絡(luò)隨著人們生活水平的提高，對家居生活的質(zhì)量要求越來越高，需要建立一個智能化的家居網(wǎng)絡(luò)。在分布住處各個角落的微控制器和家電內(nèi)部安裝電力線載波通信芯片，以室內(nèi)的電力線為通信媒介，將他們連成一個網(wǎng)絡(luò)，不用布設(shè)信號線和雙絞線和紅外等接口，就可以有效的實現(xiàn)家居的智能化。

3.3在醫(yī)療體系中的應(yīng)用利用已有的電力線網(wǎng)絡(luò)，在醫(yī)院和家庭之間建立起醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)，實現(xiàn)重病監(jiān)護功能，病人的血壓、心率等信息可以通過電力線監(jiān)控網(wǎng)傳送至醫(yī)療單位，進行分析、處理和監(jiān)護。

4結(jié)語

第3篇：電力線通信范文

11310μm電力線纜

1310μm電力線纜依靠四進制絕對移相鍵控原理，其簡稱為4PSK，對多相制信號的產(chǎn)生有兩種調(diào)制方法：直接調(diào)相法和相位選擇法。該技術(shù)可對四進制調(diào)相載波表示出4種不同的相位來表征所傳輸?shù)臄?shù)字信號，由于每種載波相位表示傳輸信息中的兩個比特流，因此每4個碼元比特流又稱為雙向傳輸比特流。相位選擇法選定的標(biāo)準(zhǔn)范圍是在一個碼元有效周期T內(nèi)，4PSK作為4種不同相位傳輸信號中的一種，因此可以用4PSK鍵控方法來表示，信號調(diào)制流程見圖2。對所輸入的數(shù)字信息經(jīng)過二進制轉(zhuǎn)換為雙比特碼元，根據(jù)雙比特碼元所標(biāo)記的載波類型來選定不同載波的相位，且根據(jù)雙比特碼元不同的變換形式，輸出相位的位移方向也有所變動。例如，在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為11時，輸出相位載波的圖形在坐標(biāo)軸呈現(xiàn)0°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為10時，輸出相位載波的圖形在坐標(biāo)軸呈現(xiàn)90°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為01時，輸出相位載波的圖形在坐標(biāo)軸呈現(xiàn)180°；在雙比特碼元二進制所帶碼字ab為00時，輸出相位載波的圖形在坐標(biāo)軸呈現(xiàn)270°。

2電力線載波通信的應(yīng)用

2.1油井通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性電力線纜主要適用于大規(guī)模集成電路組成的油井通信系統(tǒng)，電容耦合和電感耦合主要是對電路起保護作用。油井作為一種大功率用電設(shè)備，其電路元件很容易被擊穿，而電力線載波通信技術(shù)可有效防止擊穿現(xiàn)象。電力線載波通信技術(shù)中廣泛應(yīng)用了電感線圈，即油井配電系統(tǒng)設(shè)置不同的兩端線圈匝數(shù)，可對通過的電流大小進行調(diào)整，確保電路的安全性，對電力線也有一定的保護作用。在油井配電終端輸出的電流首先要進行濾波，而濾波要根據(jù)波形的頻率、相位以及周期進行篩選。由于電容器件具有阻抗性，因此要在通信終端上設(shè)定好參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)所要查找的范圍進行濾波。要注意的是，濾過的波形要進行絕對移相鍵控，在三極管工作原理的范圍內(nèi)對傳送的數(shù)字信號進行放大，以減小噪音對數(shù)字信號的影響。

2.2在油井傳輸線路中的應(yīng)用受到技術(shù)局限性影響，在過去油井電力供給工作中，電力線只負責(zé)提供油井傳輸系統(tǒng)中電流部分的供給工作，并且使用銅包線纜。這種材料的傳輸電流能力好，傳輸?shù)接途秒娫O(shè)備的有效電流能達到94%以上，其在線路上的損耗也只有5%左右。隨著技術(shù)不斷更新，電力線不斷擴寬服務(wù)范圍，逐步應(yīng)用到傳輸線路中，增大信道傳輸?shù)娜萘俊Ｐ诺廊萘恐傅氖窃谟邢薜膫鬏斀缍▋?nèi)，能夠傳達有效的信息量，表達式為：C=max•R。其中R為信源傳輸有效速率，max為所有輸入信息源分布概率的最大值。

第4篇：電力線通信范文

關(guān)鍵詞：混合組網(wǎng)；無線通訊；電力線載波

伴隨著我國電力系統(tǒng)科技水平的不斷增強，我國電網(wǎng)覆蓋面積變得愈發(fā)廣闊，電力系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該怎樣才可以更加高效針對現(xiàn)有的供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源進行利用，在電力網(wǎng)上完成高效準(zhǔn)確的信息傳送，這一課題正在逐漸被該行業(yè)中的相關(guān)從業(yè)者所關(guān)注與研究。電力線載波通信使用電力線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)做信息傳送的一種通訊方式，因為低壓電力同時擁有較為廣闊的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，并且在接入時較為方便等諸多優(yōu)點，由此在我國擁有著極為廣闊的使用前景。但把此通信技術(shù)與我國目前常用的通信技術(shù)進行對比，電力線通信在噪聲的控制，頻率的選擇上卻又有明顯的缺陷，為了能讓電力線波載通信技術(shù)能夠在我國被廣泛的運用，就必須針對上述問題進行解決。

一、混合組網(wǎng)無縫連接的可行性討論

（一）針對無縫連接實現(xiàn)方法的討論

在配電網(wǎng)絡(luò)中，將混合的通信方式進行組網(wǎng)，存在有諸多的技術(shù)難點，其中最為主要的問題是如何將上述多種通信技術(shù)進行合理的融合，并且讓上述通信技術(shù)彼此之間不會產(chǎn)生干擾。當(dāng)下，通信技術(shù)的融合主要有以下兩種方法：首先是給予某個系統(tǒng)中的不同的通信技術(shù)進行重新開發(fā)，并且從接口處、通訊條例、系統(tǒng)的運行模式和帶寬等多個方面進行規(guī)范與統(tǒng)一的系統(tǒng)研發(fā)。第二就是給以某個通訊系統(tǒng)構(gòu)建一個能夠開閘混合通訊的網(wǎng)絡(luò)，并從已有的設(shè)備之中找尋能夠相互使用的方法。分析第一種辦法，即重新針對系統(tǒng)進行研發(fā)，其特點是在研發(fā)的過程當(dāng)中，需要投入大量的資金，并且在進行研發(fā)的過程當(dāng)中，將會投入大量的時間，但是研發(fā)出的系統(tǒng)在投入使用之后，在很長的一段時間當(dāng)中，保持相對穩(wěn)定的工作狀態(tài)。在新研發(fā)的系統(tǒng)當(dāng)中，里面的所有通信技術(shù)之間存在有高度的融合性，所以新研發(fā)的系統(tǒng)就需要面對應(yīng)用對象范圍較少且拓展性差的可能。針對電力系統(tǒng)中的配用電系統(tǒng)來講，當(dāng)下開發(fā)出一套滿足并能夠漸變復(fù)制的混合通訊系統(tǒng)，擁有極為廣闊的使用前景。當(dāng)下，構(gòu)建混合通訊網(wǎng)絡(luò)一般所采用是第二種方法，即在現(xiàn)存的通訊產(chǎn)品之中，選擇合適的設(shè)備。構(gòu)建混合通訊網(wǎng)絡(luò)需要考慮的環(huán)節(jié)主要有以下幾個部分：首先是融合點通訊技術(shù)的接口，融合點涵蓋到數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)交換，因此在該系統(tǒng)當(dāng)中就一定要有一致的接口，當(dāng)下采取的主要辦法是使用以太網(wǎng)接口或串行接口等，針對一些特別應(yīng)用，相關(guān)技術(shù)人員可以選擇使用總線接口的辦法。其次就是電力線載波通信系統(tǒng)中通訊穩(wěn)定的穩(wěn)定，雖然使用無線網(wǎng)進行通訊可以有效改善因為建筑物構(gòu)建復(fù)雜從而導(dǎo)致的線路搭建困難的問題，但是電力線載波無線通信系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性同樣還是相關(guān)技術(shù)工作者需要進行解決的問題。尤其是在電力設(shè)備當(dāng)中，通信信號是否穩(wěn)定往往會對電網(wǎng)的安全產(chǎn)生決定性的影響。最后是在未來電力線載波通信技術(shù)投入使用之后，怎樣才能夠讓該系統(tǒng)在多種通訊方式聯(lián)合的情況下，卻不會受到干擾，同時也不會干擾到其他信息的正常傳輸，上述問題都是在電力線載波通信系統(tǒng)設(shè)計中的要點和難點。

（二）多通道通信系統(tǒng)在未來應(yīng)用前景的展望

伴隨著我國電力系統(tǒng)發(fā)展的愈發(fā)智能化，原本單一的通訊技術(shù)已經(jīng)無法多角度全方位滿足多種規(guī)模配電自動化的要求，所以多種通訊方式在配電網(wǎng)中的混合使用就無法避免，因此多通道混合通訊技術(shù)在未來擁有著極為廣闊的發(fā)展前景。

二、電力線載波無線通信系統(tǒng)的運行原理

筆者設(shè)計的電力線載波無線通信系統(tǒng)原理如圖1所示。組網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成是由無線發(fā)射板塊、運算板塊、電力線載波板塊這三個部分形成，和用電設(shè)備相互聯(lián)通的電量計算模板依靠AD來進行轉(zhuǎn)換，即把模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。之后電聯(lián)計算模板開始針對獲得的相關(guān)信息進行儲存和處理，然后先把信號傳輸至無線發(fā)射板塊，與此同時，電量計算模板也可以把信息傳輸?shù)诫娏€載波板塊。

三、運行電力線載波無線通信系統(tǒng)的技術(shù)要點

按照配用電現(xiàn)場的實地環(huán)境，需要進行技術(shù)組網(wǎng)的正確選擇，考慮到無線和電力線載波通信完成從使用電終端至通信集中器，從而再到主站的完全通信路程，并針對混合通訊的完美相連，筆者提出了相應(yīng)的執(zhí)行方案。

（一）電力線波載和無線的特點

電力線載波技術(shù)和無線通訊技術(shù)都不需要事先進行對傳輸導(dǎo)體的鋪設(shè)工作，寬帶和信息傳輸速度都可以符合一定條件下配電網(wǎng)的業(yè)務(wù)需要，在我國目前使用的標(biāo)準(zhǔn)通信接口之中可完成相互聯(lián)網(wǎng)或者按照關(guān)系等通訊方法進行組網(wǎng)工作。電力線載波指的是使用電力線作為數(shù)據(jù)傳送介質(zhì)的一種通訊方法，該種通訊方法是使用電力線進行信號的傳送工作，在此工程之中，不再需要鋪建新的通訊電纜，極大程度上減少了施工的時間和施工中的資金投入，成為在我國范圍內(nèi)諸多地區(qū)SCADA系統(tǒng)10KV線路檢測中最常用的通訊方式之一。在電力配網(wǎng)通訊中可以使用中壓電力線載波通訊技術(shù)進行針對終端信息的采集和傳送工作，在進行用電信息的采集過程中，可以使用抵押電力線載波超標(biāo)等技術(shù)從而完成載波通信技術(shù)的實時采集。例如，在智能電動車充電站當(dāng)中，針對數(shù)據(jù)進行采集時也可以應(yīng)用中壓電力線通訊技術(shù)完成。電力線是電力公司進行直接管理的，所以專線之間的通訊就擁有更高的安全性。但是在信息傳送速率上，配電線載波通訊的效率相對較低，并且及其容易受到干擾，在傳送過程當(dāng)中，還會發(fā)生信息失真等現(xiàn)象，上述原因都在很大程度上阻礙電力線載波通訊技術(shù)的進一步發(fā)展。無線通信系的組成是由無線終端、無線基站和應(yīng)用管理服務(wù)器構(gòu)成，并且按照不同應(yīng)用在運行過程中要求的不同，可以選擇不一樣的無線技術(shù)，筆者重點講述無線寬帶技術(shù)TD-LTE230MHz與靜距離無線技術(shù)Zigbee。TD-LTE230MHz無線寬帶技術(shù)是電力系統(tǒng)與第四代寬帶無線通訊技術(shù)的綜合運用，其符合配用電網(wǎng)絡(luò)中分布較為廣闊，實時監(jiān)測點較多，并且對通訊可靠性很高等相關(guān)使用特點。在中國地區(qū)無線寬帶系統(tǒng)單扇區(qū)的信息傳輸速度上行為1.76Mbit/s下行為0.711Mbit/s,無中繼覆蓋范圍超過三千米。TD-LTE230MHz的優(yōu)點是它隸屬于電力系統(tǒng)中的專用無線頻段，因此不會和其他設(shè)備所產(chǎn)生的信號進行相互干擾，并且在使用過程當(dāng)中，不需要另行申請頻段，擁有較大的網(wǎng)絡(luò)容量，一個基站可以支持一萬名用戶同時進行使用。同時，TD-LTE230MHz還擁有較好的抗干擾性和抗延遲性，它是應(yīng)用OFDMS技術(shù)對信號進行調(diào)制，能夠有效抵御來自多個方面的干擾因素。TD-LTE230MHz寬帶無線技術(shù)能符合智能電網(wǎng)中對相關(guān)配電數(shù)據(jù)的實時采集，并完成配網(wǎng)的全自動化，因此TD-LTE230MHz在監(jiān)控用電、電動機車運行方面擁有極為廣闊的使用前景。ZIgbee是建立在IEEE802.15.4協(xié)議之上的，是低能耗、近距離中所采用的一種無線通訊技術(shù)，因為ZIgbee屬于開放頻段，所以此種通信技術(shù)為了最大程度降低干擾，在各個頻段之中都是用直接序列擴頻技術(shù)。針對Zigbee，其特點有；在運行過程中，其成本極低，一套完整的zigbee設(shè)備的售價一般不會超過一千元人民幣；擁有較高的網(wǎng)絡(luò)容量；在進行工作的過程當(dāng)中，產(chǎn)生的延遲較低。一般來說，在進行設(shè)備搜索的過程當(dāng)中，延遲的典型值僅為30ms左右，在休眠狀態(tài)下僅為15ms左右，在有活動設(shè)備接入時，僅為15ms左右。波載通信技術(shù)采用電力線進行信息的傳統(tǒng)，其帶寬MHZz范圍在2-30，信息的傳送速度為1Mbits/s,信息傳送距離為十幾千米以內(nèi)。而在安全性方面，波載通信是使用專網(wǎng)通訊加密的計算方式進行對信息的加密。TD-LTE230MHz可以使用大氣進行信息的傳送，在進行傳送的過程當(dāng)中，其帶寬MHZz的范圍在1-20，傳輸速度可以達到1-2Mbit/s，傳送距離一般大于3km小于10km。TD-LTE230MHz信息傳送的過程中，采用3DE或者AES的方式進行加密。ZigBee同樣可以依靠大氣進行信息的傳輸，在傳輸?shù)倪^程當(dāng)中，帶寬MHZ為2-5，但在傳輸速度方面就顯得較為滯后了，僅為250Kbit/s，傳送距離僅在2km之內(nèi)，在安全性方面，ZigBee沒有特殊的安全防護手段，其安全性較差。

（二）通信組網(wǎng)計劃

電力線波載技術(shù)和無線技術(shù)不但可以單獨形成電網(wǎng)，同時還可以相互混合組成網(wǎng)絡(luò)，電力線波載能夠承受的寬帶帶寬為2M-20M，還能夠作為多個終端專點信息上傳的通道，并且依靠電力線波載較長數(shù)據(jù)的傳送能力，可以把無線集中器所采集的信息，通過電力線載波進行上傳。電力線載波主載波能夠直接和電網(wǎng)通訊的主站點進行連接，同時還可以依靠其他的通訊技術(shù)將信息傳遞至通信主站之中。例如，電力線載波主載波及上行鏈接連接至光纖網(wǎng)絡(luò)或者無線網(wǎng)絡(luò)之中。低壓電力波載通訊的方法不能夠完成變壓器之間的通訊，還可以使用相同變壓器進行數(shù)據(jù)的交換，從而要完成電器設(shè)備的遠距離監(jiān)控的能力，就需要在數(shù)據(jù)收集器與上位機管理系統(tǒng)之間甄選其他的通訊辦法。因為ZigBee在進行傳輸?shù)倪^程中，受到了較大的信息傳送距離的限制，而聯(lián)想到WIFI技術(shù)無線電波的涵蓋范圍較大，最大半徑能達到大約900英尺，即大約300米。除此之外，藍牙的覆蓋范圍大約是50英尺，大約為15米。所以在傳送距離層面上Zigbee技術(shù)或者藍牙技術(shù)都比WIFI較差，并且WIFI擁有傳播速度快的優(yōu)點，其最大傳播速度能達到37.5Mbit/s，極大程度上高于TD-LTE230MHz和Zig。所以在此處筆者建議使用構(gòu)建結(jié)構(gòu)簡單，同時擁有更廣波及范圍和最快傳播速度的WIFI無線網(wǎng)絡(luò)開展數(shù)據(jù)的。

四、結(jié)束語

電力線載波和無線通信系統(tǒng)在信息傳送能力、信息傳送穩(wěn)定性等方面與光纖通訊之間存在有較大的差異。作為光纖通訊方式的一種有效補充，電力線載波與無線通信方式有其存在的價值與重要作用。在城市之中，針對部分地區(qū)光纖不容易鋪設(shè)的特點；在城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)，相關(guān)站點安排比較分散的特點，由此造成在這些地區(qū)當(dāng)中，一般會使用非光纖通信的方式。在一些對速度和實時性要求都不高的地區(qū)，電力線載波和無線通信系統(tǒng)就能夠彰顯出其特有優(yōu)勢。

參考文獻：

[1]張堯,任登峰,張安琳.基于Zigbee技術(shù)的無線—低壓載波通信系統(tǒng)設(shè)計方案[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010,10:110-113.

第5篇：電力線通信范文

【關(guān)鍵詞】海洋通信;電力線載波;ST7538;FSK

1.引言

可控源電磁（CSEM，Marine Controlled-Source Electromagnetic）勘探系統(tǒng)是一種應(yīng)用于深水區(qū)油氣勘探的重要技術(shù)手段。其基本方法是通過水面船只拖曳水下電磁發(fā)射源，對分布于海底的探測網(wǎng)基點發(fā)射大功率周期性的電磁波。通過測量含油氣巖層的電阻率來尋找油氣的高阻異常。[1]

海洋通信無法簡單實現(xiàn)陸上使用的無線電通信，水面船只和水下拖體之間的通信手段大多還依賴于有纜通信。而電力線載波通信（PLC，Power Line Communication）是一種通過電力線實現(xiàn)通信的技術(shù)。它最大的特點是在現(xiàn)有電力線纜的基礎(chǔ)上進行通信，不需要重新鋪設(shè)纜線。因此，將電力線載波通信應(yīng)用于可控源電磁勘探系統(tǒng)的水下通信，能有效降低工程成本，具有不可替代的優(yōu)越性。

2.PLC調(diào)制技術(shù)

電力線載波通信發(fā)展至今，主要有頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）兩種調(diào)制方式。其中PSK調(diào)相方式調(diào)制速率高、速度快，技術(shù)實現(xiàn)簡單，但抗噪聲能力差，一旦相位受到干擾，數(shù)據(jù)無法容錯;相對而言FSK調(diào)頻方式雖對窄帶脈沖噪聲比較敏感，但在增加有效濾波的條件下，能實現(xiàn)較高的通信速率，而且調(diào)制也相對簡單、容易實現(xiàn)。[2]典型的FSK調(diào)制解調(diào)芯片如意法半導(dǎo)體（SGS-THOMSON）公司的ST7538系列芯片，通信波特率可達4800bps。

3.通信系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 芯片選型

（1）調(diào)制解調(diào)芯片ST7538

ST7538是意法半導(dǎo)體公司在電力載波芯片ST7536、ST7537基礎(chǔ)上推出的又一款半雙工、同步/異步FSK電力線載波通訊modem芯片，具有8個工作頻點（60KHz～132.5KHz），接收靈敏度可達1mVRMS，通信波特率最高可達4800bps。另外該芯片還具有過零檢測、看門狗、集成運算放大器等功能。幾乎所有功能都可通過對內(nèi)部24bit寄存器編程進行配置。因此，是一款性能高，功能全的電力線載波調(diào)制解調(diào)芯片。

（2）主控芯片STM32

此系統(tǒng)中選用的主控芯片采用意法半導(dǎo)體公司基于ARM Cortex-M3的STM32系列增強型32位處理器芯片STM32F103VCT6（后簡稱STM32），此芯片為100腳貼片封裝，且絕大部分I/O引腳兼容5V TTL電平。STM32F103VCT6采用3.3V低功耗供電，具有256K的FLASH和48K的RAM，最高工作頻率最大為72MHz，I/O口工作頻率可達50MHz，且外設(shè)功能豐富，集成有5個USART串口和3個SPI串行通信接口，能很好地滿足設(shè)計需求[3]。

3.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

圖1 系統(tǒng)硬件模塊圖

電力線載波通信系統(tǒng)硬件包括數(shù)據(jù)發(fā)送端和數(shù)據(jù)接收端兩部分。

在數(shù)據(jù)發(fā)射端，水上控制臺的PC端將命令和數(shù)據(jù)通過UART異步串口通信發(fā)送給主控芯片（STM32）單片機，通過ST7538將命令和數(shù)據(jù)調(diào)制成正弦FSK信號，信號從ST7538的ATOP1和ATOP2引腳以差分輸出，耦合進載波發(fā)送濾波電路濾除雜波，濾波后的信號經(jīng)耦合變壓器耦合進電力纜線進行傳輸，中間加入防沖擊保護模塊，防止電力線尖峰電壓對信號調(diào)制部分造成破壞。

在數(shù)據(jù)接收端，在水下拖體內(nèi)，載波信號經(jīng)耦合變壓器輸入接收濾波電路，同樣加上防沖擊保護設(shè)計，經(jīng)過接收濾波電路去除電力線上的雜波。濾波后的載波信號輸入ST7538的模擬輸入端RAI，經(jīng)ST7538解調(diào)出水上控制臺發(fā)送的命令和數(shù)據(jù)并數(shù)字輸出，通過串行異步通信接口發(fā)送給主控芯片讀取出來，通過UART異步串口通信發(fā)送給水下控制臺。

3.3 接口設(shè)計

圖2 ST7538的SPI通信接口設(shè)計

STM32和ST7538之間硬件采用I/O引腳模擬的三線SPI串行接口（MISO，MOSI，SCK）相連接，并輔以CD_PD、REG_DATA、RXTX、REGOK、WD和BU六根控信號線實現(xiàn)STM32對ST7538的控制、狀態(tài)監(jiān)測和兩者之間數(shù)據(jù)交換（見表1所示）。

值得指出的是，本設(shè)計中硬件連接接口采用模擬三線SPI串行接口，在軟件實現(xiàn)中，ST7538要求讀寫寄存器必須使用三線（RXD、TXD、CLR/T）的SPI同步通信，而在初始化ST7538時可將其設(shè)置為異步通信模式，在接下來的數(shù)據(jù)傳輸中將采用對ST7538同步時鐘依賴性相對較低的兩線（RXD、TXD）異步通信方式。

此外，在三線模擬SPI同步串行通信中，ST7538必須作為主機，主控芯片STM32作為從機，即通信時鐘由ST7538提供。

4.通信系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 軟件流程設(shè)計

左：發(fā)送模塊程序流程圖 右：接收模塊程序流程圖

圖3

系統(tǒng)上電后先進行初始化，包括STM32單片機初始化和ST7538的寄存器配置初始化;初始化完成后，將通信模式設(shè)置成異步收發(fā)模式（RXD，TXD）;之后接收端開始監(jiān)聽載波接收模塊的數(shù)據(jù)接收引腳RXD探測端，看是否接收到數(shù)據(jù)，如果監(jiān)聽到有數(shù)據(jù)傳來就接收數(shù)據(jù)并存入緩沖區(qū);檢測到接收一幀數(shù)據(jù)完成，就判斷接收到的數(shù)據(jù)是否符合校驗;若符合便通過串口將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機終端;若不符合，則舍棄數(shù)據(jù)幀并報錯，轉(zhuǎn)入錯誤處理程序部分，處理完成繼續(xù)監(jiān)聽接收信道。

在發(fā)送端，在初始化完成以后，將通信模式設(shè)置成異步收發(fā)模式，單片機監(jiān)聽串口是否接收到數(shù)據(jù)，如果接收到正確的數(shù)據(jù)，則進入中斷接收存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并添加校驗位，然后根據(jù)設(shè)計的載波幀格式對緩沖區(qū)數(shù)據(jù)進行打包，在檢測到載波發(fā)送空閑時進行載波發(fā)送，發(fā)送完成后即進入新一輪的監(jiān)聽。

4.2 IO口模擬SPI通信設(shè)計

SPI通信是一個主從模式的全雙工環(huán)形總線結(jié)構(gòu)，由CS、SCK、MISO、MOSI四條線組成，時序比較簡單，是在SCK控制下，兩個移位寄存器進行循環(huán)數(shù)據(jù)交換。

主控芯片STM32和電力線載波調(diào)制解調(diào)芯片ST7538之間采用SPI三線（RXD，TXD，CLR/T）同步接口連接。為了達到精確控制的目的，我們采用普通I/O引腳來模擬與ST7538之間的SPI通信。由于STM32是3.3VTTL電平，因此所選STM32引腳還要與5VTTL相兼容。

用I/O口模擬的關(guān)鍵是根據(jù)ST7538的通信特性，即通信中ST7538作為主機，主控芯片STM32按主機時鐘對數(shù)據(jù)進行移位收發(fā)：即時鐘上升沿鎖存或讀取數(shù)據(jù)，時鐘下降沿刷新數(shù)據(jù)，并且讀寫都是高位優(yōu)先（MSB）輸出[4]。下面以寫寄存器為例，給出I/O口模擬SPI的代碼如下：

void Receiver_Reg_Init（u32 data）

{

u8 i=0;

SPI_CR_WRITE（）; //寫寄存器模式

delay_us（100）; //模式切換時間

while（PDin（7） ！= 0）; //確保時鐘處在空閑狀態(tài)

for（i=0;i<24;i++） //配置寄存器24個bit

{

if （ data & 0x800000 ） //MSB

{ PBout（6）=1; //MISO=1

}

Else

{

PBout（6）=0; //MISO=0

}

data<<=1;

while（PDin（7） ！= 1）{}; //等待SCK上升沿

while（PDin（7） ！= 0）{}; //等待SCK下降沿

}

SPI7_DATA_RECEIVE（）; //回到接受模式

}

5.實驗結(jié)果

通信實驗是按照圖1設(shè)計的單收單發(fā)的載波通信回路，調(diào)制信號從發(fā)送端經(jīng)發(fā)送濾波電路濾波后差分輸出，經(jīng)耦合變壓器耦合至電力線，在接收端經(jīng)耦合變壓器耦合出來，輸入接收端的接收濾波電路。所使用的耦合變壓器是使用外徑65mm，內(nèi)徑40mm的環(huán)形鐵氧體鐵芯，按照阻抗匹配[5]繞制，初級次級匝數(shù)比為17：1。為模擬傳輸信號衰減，在接收端對信號做了-10dB的衰減，測量圖像如圖4左圖所示。其中，下線為載波發(fā)送波形，上線為接收端收到的波形。接收數(shù)據(jù)在串口調(diào)試助手中顯示如圖4右圖所示。在未加電磁屏蔽條件下，此回路通信正確率不低于23dB。

左：載波圖像 右：串口顯示的接收數(shù)據(jù)

圖4

6.小結(jié)與展望

本文使用電力線載波芯片ST7538，完成了一套簡單易實現(xiàn)的用于可控源電磁勘探系統(tǒng)的電力線載波通信設(shè)計。該設(shè)計可以實現(xiàn)波特率600～4800，載波頻點60～132.5KHz八頻點可選的載波通信。為可控源電磁勘探系統(tǒng)，乃至所有拖纜式海洋通信提供了一種更為簡單有效且成本較低的通信方式。

本系統(tǒng)選用的ST7538調(diào)制解調(diào)模塊有8個有效通信頻點，這也決定了系統(tǒng)的可拓展性，即在系統(tǒng)一收一發(fā)的載波頻點基礎(chǔ)上，可以通過增加載波頻點，應(yīng)用濾波多音調(diào)制（FMT）和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)拓寬通信頻帶，以達到更高的通信速率[6]。這些將在后續(xù)工作中做進一步研究。

參考文獻

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[6]王晨光，黑勇，喬樹山.FMT與OFDM系統(tǒng)在電力線信道下的性能研究[J].2012（4）：462-466.

第6篇：電力線通信范文

電力通信技術(shù)是一種傳輸通道，是以低壓電網(wǎng)作為信號的，把要傳輸?shù)臄?shù)字信號進行一定的頻率調(diào)制，然后再與低壓電力信號產(chǎn)生偶合的作用，電力通信技術(shù)的載體是低壓電信號，可以把數(shù)字信號可靠準(zhǔn)確的傳遞到客戶端，然后經(jīng)過頻率的調(diào)節(jié)可以進行電信號以及數(shù)字信號的分離工作，這樣就實現(xiàn)了信號的傳遞工作。所以，終端信號的質(zhì)量和信號傳遞過程中的所有載體和信息通道的質(zhì)量是分不開的。在國外的發(fā)達地位，電力網(wǎng)的環(huán)境比較純凈，使用的是專門的濾波的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所以可以使數(shù)據(jù)在傳遞的過程當(dāng)中避免別的信號的干擾。我國面臨著十分特別的電網(wǎng)環(huán)境，常常會收到信號減弱的影響以及噪聲的影響，這樣就會使得數(shù)據(jù)信息在傳遞的過程中有丟碼和亂碼的現(xiàn)象發(fā)生。噪聲一般來說指的是電力線上的高音噪聲，它的隨機性是非常大的，所以電力通信技術(shù)的關(guān)鍵控制點就是對于噪聲的控制。

二、低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)的應(yīng)用

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)是一種載波通信的技術(shù)手段，是一種通信方式，低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)是電力網(wǎng)的基礎(chǔ)，也就是一種無線技術(shù)，無線技術(shù)包括電力線，無線信道以及電話線等，使用電力線進行信息的傳遞是比較復(fù)雜的，尤其是它的成本比較低廉，所以各行各業(yè)對它的關(guān)注都是比較大的。低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)的脈沖噪聲具有高能量，還有瞬間性，所以載波信號的傳輸受到的影響是十分巨大的，產(chǎn)生的錯碼率較大，而終端對于這種錯碼又不能及時的進行糾錯，還有就是，電力網(wǎng)當(dāng)中的多徑效應(yīng)現(xiàn)象是較為普遍的，主要是阻抗不匹配的原因造成的。使用電力線進行數(shù)據(jù)的傳輸工作，一般情況下可以使用各種各樣的調(diào)制方法，可以使用DMT調(diào)制，振幅鍵控以及QAM調(diào)制等等。為了保證數(shù)據(jù)可以進行高速的傳輸，還實現(xiàn)了多載波并行傳輸?shù)燃夹g(shù)，本文當(dāng)中對低壓電力線的高速數(shù)據(jù)傳遞的方法進行了深入的論述，對于相應(yīng)的設(shè)計方案也進行了積極探討。

三、低壓電力線載波通信的標(biāo)準(zhǔn)以及高速數(shù)據(jù)通信的方法介紹

對于低壓電力載波通信的標(biāo)準(zhǔn)主要有三個，也就是PHN1.0標(biāo)準(zhǔn)，CEBUS標(biāo)準(zhǔn)以及CEA聯(lián)合集團的標(biāo)準(zhǔn)。1992年針對家庭使用的CEBUS電器聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在美國正式，目前已經(jīng)獲得了ANSI的認證，這一標(biāo)準(zhǔn)主要是對于低速數(shù)據(jù)的傳遞來說的。還有很多國家的技術(shù)公司成立了非盈利集團，這個集團開發(fā)了一個方法，可以連接計算機或者其他的電子設(shè)備，這主要是使用電源插座完成的。2001年第一個電力線的關(guān)于家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)了，使用的技術(shù)是Intellon，使用的調(diào)制技術(shù)是OFDM，數(shù)據(jù)信息的傳遞速度達到了14Mbps。這個規(guī)范涉及的范圍比較廣泛，例如多節(jié)點的文件傳輸，流媒體以及節(jié)點到節(jié)點的文件傳輸?shù)取?998年消費電子協(xié)會建立了一個企業(yè)聯(lián)合集團，包括幾個公司在內(nèi)。Intellon公司實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高速傳輸，使用的是無限通信中的擴頻通信的技術(shù)，想要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效而高速的傳輸，就使用了正交頻分復(fù)技術(shù)，也可以叫做OFDM技術(shù)，這個技術(shù)可以可以同時在不同的載頻上進行數(shù)據(jù)的傳遞，主要是由于它使用的是多載波的傳遞技術(shù)。以往多徑衰落的問題在電力線通信技術(shù)中時有發(fā)生，而OFDM很好的解決了這一點。這種技術(shù)的數(shù)據(jù)信息的傳輸速度非常的快，一般可以達到100Mbps，如今的產(chǎn)品已經(jīng)達到了14Mbps。對于這一技術(shù)的研究已經(jīng)有很多公司，比如Piscataway等。近幾年正交頻分復(fù)用的調(diào)制技術(shù)以及擴頻通信技術(shù)的應(yīng)用都比較廣泛，也得到了更加快速的發(fā)展，這兩個技術(shù)都可以抵抗多徑衰落，并且有非常好的抗干擾的性能，因此是較好的通信技術(shù)。是低壓電力線數(shù)據(jù)通信使用效果較好的方式。兩個技術(shù)相比較，OFDM的調(diào)制效率高，擴頻通信的功效低。所以，超過10Mbps的地方用OFDM方式，其他場合可以使用擴頻通信技術(shù)。

四、正交頻分復(fù)用技術(shù)的設(shè)計方案

由于低壓電力線通信技術(shù)發(fā)展的時間比較久遠，所以傳輸速率是比較低的，一般可以用于遠程抄表進行使用。隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，低壓電力線對于數(shù)據(jù)的高速度傳遞也逐漸變成了現(xiàn)實。OFDM技術(shù)的數(shù)據(jù)調(diào)制方式是正交載波，一般來說，可以在接收端進行數(shù)據(jù)的調(diào)制，這樣就可以避免干擾的發(fā)生。正交頻分用技術(shù)將高度進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行分解，將分解后得到的很多子信息流使用低速的數(shù)據(jù)流進行調(diào)制，成為很多子載波。然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換再在N個子載波上進行調(diào)制。OFDM技術(shù)可以將相鄰的子載波的間隔雖短到最小，讓它們之間沒有警戒頻率的存在。OFDM對于噪聲的抵抗能力很好，還可以抗干擾，可以抵抗多徑效應(yīng)的發(fā)生。但是OFDM也有一些缺點，那就是它的峰值平均功率比是較高的，現(xiàn)如今對這一問題的研究已經(jīng)取得了一定的突破。鑒于OFDM的優(yōu)點，因此，已經(jīng)是電力線數(shù)據(jù)告訴傳遞的一個較好的方法。低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計涉及到兩個方面，一是前端模擬量的接口設(shè)計，二是外部控制器的接口設(shè)計。

五、結(jié)語

第7篇：電力線通信范文

隨著社會的進步和技術(shù)的發(fā)展，多媒體業(yè)務(wù)不斷增長，人們對網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求也隨之增長。

通信網(wǎng)正向著IP化、寬帶化方向發(fā)展。通信網(wǎng)由傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分組成。目前，我國傳輸網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)數(shù)字化和光纖化；交換網(wǎng)也實現(xiàn)了程控化和數(shù)字化；而接入網(wǎng)仍然是通過雙絞線與局端相連，只能達到56kb／s的傳輸速率，不能滿足人們對多媒體信息的迫切需求。對接入網(wǎng)進行大規(guī)模改造，以升級到FTTC(光纖到路邊)甚至FTTH(光纖到戶)，需要高昂的成本，短期內(nèi)難以實現(xiàn)。XDSL技術(shù)實現(xiàn)了電話線上數(shù)據(jù)的高速傳輸，但是大多數(shù)家庭電話線路不多，限制了可連接上網(wǎng)的電腦數(shù)，而且在各房間鋪設(shè)傳輸電纜極為不便。最為經(jīng)濟有效而且方便的基礎(chǔ)設(shè)備就是電源線，把電源線作為傳輸介質(zhì)，在家庭內(nèi)部不必進行新的線路施工，成本低。電力線作為通信信道，幾乎不需要維護或維護量極小，而且可以靈活地實現(xiàn)即插即用。此外，由于不必交電話費，月租費便宜。

電力線高速數(shù)據(jù)傳輸使電力線做為通信媒介已成為可能。鋪設(shè)有電力線的地方，通過電力線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，連成局域網(wǎng)或接入互聯(lián)網(wǎng)。通過電源線路傳輸各種互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，可以大大推進互聯(lián)網(wǎng)的普及。此項技術(shù)還可以使家用電腦及電器結(jié)合為可以互相溝通的網(wǎng)絡(luò)，形成新型的智能化家電網(wǎng)，用戶在任何地方通過Internet實現(xiàn)家用電器的監(jiān)控和管理；可以直接實現(xiàn)電力抄表及電網(wǎng)自動化中遙信、遙測、遙控、遙調(diào)的各項功能，而不必另外鋪設(shè)通信信道。因此，研究電力

線通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交頻分復(fù)用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一種正交多載波調(diào)制MCM方式。在傳統(tǒng)的數(shù)字通信系統(tǒng)中，符號序列調(diào)制在一個載波上進行串行傳輸，每個符號的頻率可以占有信道的全部可用帶寬。OFDM是一種并行數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用頻率上等間隔的N個子載波構(gòu)成。它們分別調(diào)制一路獨立的數(shù)據(jù)信息，調(diào)制之后N個子載波的信號相加同時發(fā)送。因此，每個符號的頻譜只占用信道全部帶寬的一部分。在OFDM系統(tǒng)中，通過選擇載波間隔，使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交特性，各子載波上的信號在頻譜上互相重疊，而接收端利用載波之間的正交特性，可以無失真地恢復(fù)發(fā)送信息，從而提高系統(tǒng)的頻譜利用率。圖1給出了正交頻分復(fù)用OFDM的基本原理。考慮一個周期內(nèi)傳送的符號序列(do，d1，…，dn-1)每個符號di是經(jīng)過基帶調(diào)制后復(fù)信號di=ai+jbi，串行符號序列的間隔為t=l／fs，其中fs是系統(tǒng)的符號傳輸速率。串并轉(zhuǎn)換之后，它們分別調(diào)制N個子載波(fo，f1，…，fn-1)，這N個子載波頻分復(fù)用整個信道帶寬，相鄰子載波之間的頻率間隔為1／T，符號周期T從t增加到Nt。合成的傳輸信號D(t)可以用其低通復(fù)包絡(luò)D(t)表示。

其中ωi=-2π·f·i，f=1／T=1／Nt。在符號周期[O，T]內(nèi)，傳輸?shù)男盘枮镈(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符號傳輸速率fs為采樣速率對D(t)進行采樣，在一個周期之內(nèi)，共有N個采樣值。令t=mt，采樣序列D(m)可以用符號序列(do，d1，…，dn-1)的離散付氏逆變換表示。即

因此，OFDM系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程等效于離散付氏逆變換和離散付氏變換處理。其核心技術(shù)是離散付氏變換，若采用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)和FFT快速算法，無需束狀濾波器組，實現(xiàn)比較簡單。

2電力線數(shù)傳設(shè)備硬件構(gòu)成

電力線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的硬件框圖如圖2所示。

2.1數(shù)字信號處理單元TMS320VC5402

用數(shù)字信號處理的手段實現(xiàn)MODEM需要極高的運算能力和極高的運算速度，在高速DSP出現(xiàn)之前，數(shù)字信號處理只能采用普通的微處理器。由于速度的限制，所實現(xiàn)的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世紀(jì)70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以來，近20年來涌現(xiàn)出一大批高速DSP芯片，從而使話帶高速DSPMCODEM的實現(xiàn)成為可能。

TMS320系列性價比高，國內(nèi)現(xiàn)有開發(fā)手段齊全，自TI公司20世紀(jì)80年代初第一代產(chǎn)品TMS32010問世以來，正以每2年更新一代的速度，相繼推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代產(chǎn)品TMS320C54X。

根據(jù)OFDM調(diào)制解調(diào)器實現(xiàn)所需要的信號處理能力，本文選擇以TMS320VC5402作為數(shù)據(jù)泵完成FFT等各種算法，充分利用其軟件、硬件資源，實現(xiàn)具有高性價比的OFDM高速電力線數(shù)傳設(shè)備。

TMS320C54X是TI公司針對通信應(yīng)用推出的中高檔16位定點DSP系列器件。該系列器件功能強大、靈活，較之前幾代DSP，具有以下突出優(yōu)點：

速度更快(40～100MIPS)；

指令集更為豐富；

更多的尋址方式選擇；

2個40位的累加器；

硬件堆棧指針；

支持塊重復(fù)和環(huán)型緩沖區(qū)管理。

2.2高頻信號處理單元

主要實現(xiàn)對高頻信號的放大、高頻開關(guān)和線路濾波等功能，并最終經(jīng)小型加工結(jié)合設(shè)備送往配電線路。信號的放大包括發(fā)送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪聲放大部分。其中高頻開關(guān)完成收發(fā)高頻信號的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)雙工通信。同時使收發(fā)共用一個線路濾波器，這樣可以節(jié)省系統(tǒng)成本。2．3RS一232接口單元

用戶數(shù)據(jù)接口采用RS一232標(biāo)準(zhǔn)串行口。串口的數(shù)據(jù)中斷采用邊沿觸發(fā)中斷，串口中斷程序完成用戶數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。將接收到的用戶數(shù)據(jù)暫存到CPU的發(fā)送緩沖區(qū)中，等到滿一個突發(fā)包時就發(fā)送到DSP進行處理。

3參數(shù)設(shè)計

3．1保護時間的選擇

根據(jù)OFDM信號設(shè)計準(zhǔn)則，首先選擇適當(dāng)?shù)谋Ｗo時間，=20μs，這能夠充分滿足在電力系統(tǒng)環(huán)境下，OFDM信號消除多徑時延擴展的目的。

3．2符號周期的選擇

T>200μs，相應(yīng)子信道間隔，f<5kHz，這樣在25kHz帶寬內(nèi)至少要劃分出5個子信道。另外子信道數(shù)不能太多，增加子信道數(shù)雖然可以提高頻譜傳輸效率，但是DSP器件的復(fù)雜度也將增加，成本上升，同時還將受到信道時間選擇性衰落的嚴(yán)重影響。因此，考慮在25kHz的帶寬內(nèi)采用7個子信道。

3.3子信道數(shù)的計算

子信道間隔：

各子信道的符號周期：T=250μs

考慮保護時間：=20μs，則有Ts=T+=270μs

各子信道實際的符號率：

總的比特率：3.71kbps×25子信道×2b／symbol=185.5kb／s

系統(tǒng)的頻譜效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，這時系統(tǒng)已經(jīng)具有較高的頻譜效率。25路話音信號總的速率與經(jīng)串并變換和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符號率相比，每個子信道還可以插入冗余信息用于同步、載波參數(shù)、幀保護和用戶信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信號時頻正交性的限制條件，在此設(shè)計中盡管采用了25個子載波并行傳輸也只能傳25路語音。如果要傳8路語音，經(jīng)串并轉(zhuǎn)換和16QAM映射后，各個子信道上有用信息的符號率為1.855bps／Hz，最多還可以插入的冗余信息為O.145bps／Hz，在實際傳輸中這是很難保證的傳輸質(zhì)量的，因此該設(shè)計相對于M-16QAM采用4個子載波傳輸6路話音并不矛盾。

②在此設(shè)計中，為冗余信息預(yù)留了較多的位，其冗余信息與有用信息的比值為0.59，大于iDEN系統(tǒng)的0.44。這是考慮到OFDM信號對于載波相位偏差和定時偏差都較為敏感，這樣就可以插入較多的參考信號以快速實現(xiàn)載波相位的鎖定、跟蹤及位同步；另一方面對引導(dǎo)符號間隔的選擇也較為靈活，在設(shè)計中選擇引導(dǎo)符號間隔L=10。

③OFDM信號調(diào)制解調(diào)的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要對設(shè)計所需的DSP性能進行估計。根據(jù)設(shè)計要求，至少要能在250μs內(nèi)完成32個復(fù)數(shù)點的FFT運算。我們知道，N個復(fù)數(shù)點的FFT共需要2Nlog2N次實數(shù)乘法和3Nl0g2N次實數(shù)加法。假設(shè)實數(shù)乘法和實數(shù)加法都是單周期指令，以32個復(fù)數(shù)點為例，這樣共需要800個指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能夠滿足設(shè)計要求(TMS320VC5402的單指令周期為10ns)。

4.1調(diào)制部分的軟件設(shè)計

此程序作為子程序被調(diào)用之前，要發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)被裝入數(shù)據(jù)存儲器，并將數(shù)據(jù)區(qū)的首地址及長度作為入口參數(shù)傳遞給子程序。程序執(zhí)行時，首先清發(fā)送存儲器，然后配置AD9708的采樣速率，之后允許串行口發(fā)送中斷產(chǎn)生，使中斷服務(wù)程序自動依次讀取發(fā)送存儲器中的內(nèi)容，送入AD9708變換成模擬信號。之后程序從數(shù)據(jù)存儲器讀取一幀數(shù)據(jù)，經(jīng)編碼，并行放入IFFT工作區(qū)的相應(yīng)位置，插入導(dǎo)頻符號并將不用的點補零。隨后進行IFFT，IFFT算法采用常用的時域抽點算法DIT，蝶形運算所需的WN可查N=512字的定點三角函數(shù)表得到。由于TMS320VC5402的數(shù)值計算為16位字長定點運算方式，所以IFFT采用成組定點法，既提高了運算精度又保證了運算速度。然后對IFFT變換后的結(jié)果擴展加窗，并將本幀信號的前擴展部分同上幀信號的后擴展部分相加，加窗所需窗函數(shù)可查表得到。窗函數(shù)存放在窗函數(shù)表中，是事先利用C語言浮點運算并將結(jié)果轉(zhuǎn)換為定點數(shù)存放在表中的。

經(jīng)實測，從讀取串行數(shù)據(jù)到加窗工作完成最多占用75個抽樣周期(75×125μs)的時間，而發(fā)送一幀信號需512+32=544個抽樣周期(544×125μs)。這說明C5402的運算速度足夠滿足需要。

當(dāng)上一幀信號發(fā)送完畢，程序立即將以處理好的本幀信號送入發(fā)送存儲器繼續(xù)發(fā)送，并通過入口參數(shù)判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送完畢。

4.2解調(diào)部分的軟件設(shè)計

用TMS320VC5402實現(xiàn)的流程分同步捕捉及解調(diào)兩個階段。同步捕捉階段執(zhí)行時，首先清接收存儲器，配置AD9057的采樣速率，然后開串行口接收中斷，使接收中斷服務(wù)程序接收來自AD9057的采樣數(shù)據(jù)并依次自動存入接收存儲器。

每得到一個新的樣點，程序先用DFT的遞推算法解調(diào)出25路導(dǎo)頻符號，并對導(dǎo)頻均衡。之后分別同參考導(dǎo)頻符號矢量600h+j600h進行點積，這里用導(dǎo)頻符號矢量的實部與虛部的和代替點積，即可反映相關(guān)函數(shù)的規(guī)律，以簡化運算。求得25路導(dǎo)頻與參考導(dǎo)頻的相關(guān)值后暫時保存，并分別與前一個樣點所保存的各導(dǎo)頻相關(guān)值比較(相減)，用一個字節(jié)保存比較結(jié)果的正負號(每路導(dǎo)頻占1bit)。在處理前一個樣點的過程中，也用一個字節(jié)保存它同其前一樣點的導(dǎo)頻相關(guān)值比較的正負號。對這兩個字節(jié)進行簡單的邏輯運算，即可判斷出各導(dǎo)頻是否在前一個樣點處出現(xiàn)峰值。倘若25路導(dǎo)頻中有20個以上的導(dǎo)頻同時出現(xiàn)峰值，則認為該樣點以前的N=512個樣點即為捕捉到的一幀信號，程序進入解調(diào)階段；否則等待接收新的采樣點繼續(xù)進行同步捕捉。

解調(diào)階段首先對捕捉到的幀信號進行實信號的FFT變換，仍然采用成組定點法，之后進行均衡。然后利用導(dǎo)頻算出本地抽樣時鐘的延遲τ，在計算中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)除法，可將常數(shù)分母取倒數(shù)后提前算出，作為乘法的系數(shù)。為了保證其后二維AGC的精度，計算中τ精確到O.1μs。接下來根據(jù)τ調(diào)整抽樣時鐘，程序?qū)⒄{(diào)整量通知串行口發(fā)送中斷服務(wù)程序后，繼續(xù)執(zhí)行二維AGC，而由中斷服務(wù)程序在每次中斷響應(yīng)時間命令，每次可以調(diào)整下一采樣時刻提前(或落后)1μs。

二維AGC分兩步進行。首先根據(jù)τ對均衡后的調(diào)制矢量進行相位校正，這里需要利用FFT變換所使用的512字的三角函數(shù)表，用一個指針指向三角函數(shù)表的表頭，根據(jù)τ及三角函數(shù)表角度間隔算出多少路子信道才需要將指針下移一格，通過這種查表的方法可以簡潔地確定各子信道的校正量。經(jīng)相位校正后，即可利用導(dǎo)頻進行幅度校正。

接下來經(jīng)判決，并／串變換及解碼即可解調(diào)出本幀數(shù)據(jù)。然后對均衡器的權(quán)值采用LMS算法進行調(diào)節(jié)。程序通過對這部分信號進行簡單的幅值門限分析，很容易判斷出是否收到了信號。若有則繼續(xù)接收；否則結(jié)束返回。

第8篇：電力線通信范文

 

0 引言

 

電力線通信技術(shù)的研究由來已久，只是受帶寬條件的影響，早期的電力線路通信僅能實現(xiàn)語音通信或者儀表數(shù)據(jù)的遠程傳輸，并沒有得到普及。最近幾年，伴隨著信息技術(shù)的發(fā)展，電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)也得到了新的突破，并且逐漸在實際工程中得到了應(yīng)用，取得了良好的效果。

 

1 電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)的概念和原理

 

電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)，或者說電力網(wǎng)絡(luò)通信，屬于電力載波通信的一種，主要是通過既有的低頻電力線路，進行寬帶網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。在2010年，電力網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議正式頒布，即IEEE1901，該協(xié)議被定義為高速網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，針對以電力線進行網(wǎng)絡(luò)通信的標(biāo)準(zhǔn)進行了規(guī)定，在該標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下，設(shè)備的理論通信傳輸速率能夠達到500Mbps。

 

電力網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基本原理，是利用現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)，進行高頻信號的可靠闡述，通過電力網(wǎng)絡(luò)調(diào)制器，能夠?qū)⑤d有待傳輸信息的高頻信號加載在電流中，通過電線進行傳輸，而接收端的解調(diào)器則會將高頻信號從電流中分離，傳輸?shù)浇K端設(shè)備中，從而在不需要重新布線的情況下，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。不過，相比較傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電纜，將電力線路作為數(shù)據(jù)傳輸媒介時，會受到各種電氣設(shè)備的干擾，從而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。對此，在電力線網(wǎng)絡(luò)通信中，需要應(yīng)用正交頻分復(fù)用、頻移鍵控、多載波調(diào)制等技術(shù)，盡可能消除信號波形之間的干擾[1]。

 

2 電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)在弱電工程中的應(yīng)用

 

事實上，對于電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)的研究，很早以前就已經(jīng)開始，不過受帶寬問題的限制，并不能滿足用戶的實際需求。最近幾年，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展為電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用和普及提供了技術(shù)方面的支撐，也使得其真正能夠與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)絡(luò)一較高下。

 

在進行電力線通信局域網(wǎng)的構(gòu)建時，基本上可以參照傳統(tǒng)以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，只是將原本的通信電纜轉(zhuǎn)變?yōu)榧扔须娏€路，同時增加相應(yīng)的電力網(wǎng)絡(luò)橋接設(shè)備，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號的轉(zhuǎn)化和加載。以電力線路進行網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸，有效距離可以達到200m，還要超過傳統(tǒng)的以太網(wǎng)。因此，在高層建筑中，只需要于底層設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，整棟建筑的網(wǎng)絡(luò)通信需求就能夠得到滿足。在電力線局域網(wǎng)中，單根電力線路最多能夠同時支持16個用戶的網(wǎng)絡(luò)使用，同時由于信號不能跨越電能表，在進行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程中，可以將每一戶的電力局域網(wǎng)線路分別接入電表之后，從而實現(xiàn)線路容量的充分利用，不同的用戶之間也不會產(chǎn)生相互影響。通過這種形式，用戶可以直接利用電源插座，進行網(wǎng)絡(luò)訪問。

 

從網(wǎng)絡(luò)安全性分析，電力線局域網(wǎng)設(shè)備中采用的都是56位加密，而且每一臺設(shè)備都具有獨有的機械密碼，配合相應(yīng)的驅(qū)動軟件，可以設(shè)置不同的工作組，以實現(xiàn)對于非法用戶的隔離，保障信息安全。而從電氣安全性分析，電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)實際上是利用線圈的耦合原理，在電力線上加載高頻信號，電力線路實際上并不會與數(shù)據(jù)傳輸線路直接相連，也就從根本上杜絕了觸電問題。通過強弱電路分開設(shè)置的方式，保證了弱點信號線路中電壓的穩(wěn)定，加上過壓保護裝置的存在，能夠杜絕感應(yīng)或者短路問題所引發(fā)的安全隱患[2]。

 

因此，電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)是在傳統(tǒng)以太網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用既有電力線路實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，不僅提升了信號傳輸?shù)木嚯x，而且不再需要額外敷設(shè)線路，也不需要預(yù)留網(wǎng)絡(luò)插座，在當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)尚未完全取代有線網(wǎng)絡(luò)的背景下，具有比較廣闊的發(fā)展空間。電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)所帶來的便利性遠不止這樣，利用現(xiàn)有電力線路和以太網(wǎng)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠?qū)λ薪尤氲男盘栠M行整合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、有線電視以及語音網(wǎng)絡(luò)的三網(wǎng)合一，在沒有全面實現(xiàn)光纖到戶的現(xiàn)在，作為一種過渡手段，可以實現(xiàn)低成本的建筑智能化，用戶可以通過電力線局域網(wǎng)，實現(xiàn)對于家中各種設(shè)備的統(tǒng)一管理和智能化控制[3]。

 

3 結(jié)語

 

總而言之，電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)屬于一種新興技術(shù)，在完全實現(xiàn)光纖到戶之前，以此來作為一種過渡手段，具有非常顯著的優(yōu)勢，尤其是對于新建建筑而言，可以節(jié)約以太網(wǎng)線路的敷設(shè)成本，而且信號傳輸?shù)木嚯x有了很大的提高，理論傳輸速率也基本可以滿足用戶的日常所需，利用插座直接接入網(wǎng)絡(luò)的方式在便利性方面可以說僅次于無線網(wǎng)。不過，電氣設(shè)備的存在會對數(shù)據(jù)的傳輸造成一定干擾，需要技術(shù)人員的深入研究和解決。

 

作者簡介：

第9篇：電力線通信范文

關(guān)鍵詞：電力線 載波 通信

中圖分類號：TN916.52 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0030-02

電力線載波（Power Line Carrier-PLC）通信是利用高壓電力線、中壓電力線或低壓配電線作為媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。在傳輸過程中通過載波將模擬或數(shù)字信號進行有效調(diào)制實現(xiàn)高頻信號在電力線實現(xiàn)遠距離傳輸。隨著科技的不斷進步，高壓電力線載波技術(shù)已不在受單片機應(yīng)用的限制，進入了數(shù)字化的信息時代。

1 我國電力線載波通信的現(xiàn)狀

電力通信網(wǎng)作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)保障，實現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡(luò)運營市場化和管理現(xiàn)代化。由于通信過程對信息的可靠性、傳輸?shù)目焖傩杂袊?yán)格的要求，世界上很多國家都建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)，以此構(gòu)建穩(wěn)定的傳輸體系。當(dāng)前我國在35 kV以上電壓等級的輸電線路上均已開通電力線載波通道，但隨著數(shù)字媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，對通信速度的要求越來越高，為了實現(xiàn)高效的傳輸，電力線載波通信已不再是簡單地完成電力通信，電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)信息的一并傳輸成為現(xiàn)實。但由于我國電力通信發(fā)展水平參差不齊，且電力通信規(guī)程中要求變電站必須具有2條以上不同通信方式的互為備用的通信信道，就要求電力載波功能不斷革新，這就使得電力線載波機在全國仍然有較大的市場需求。

數(shù)據(jù)分析表明我國中低壓電力線載波的應(yīng)用主要是在10 kV電力線以及在380/220 V用戶電網(wǎng)的自動抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。10 kV以上的應(yīng)用目前已達到普及應(yīng)用，而作為自動集抄系統(tǒng)通道的載波應(yīng)用雖已能夠組網(wǎng)通信，完成數(shù)據(jù)的遠程抄送，但由于用戶電網(wǎng)的時變特性和突發(fā)噪聲的影響在技術(shù)上還有待解決。

2 我國電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用

由于電力載波通信具有穩(wěn)定的使用條件和潛在的巨大市場，也成為世界各大公司及研發(fā)單位攻堅開發(fā)的熱點。

（1）解Q遠程三表抄送問題。

遠程三表抄送就是自動采集各種計量表的讀數(shù)（如電表、水表、氣表），電力線載波抄表系統(tǒng)是以電力線為媒介進行遠程數(shù)據(jù)搜集并傳送，此方法不但降低了電力部門的成本投入，且實現(xiàn)高效的自動抄收。通過計算機的強大功能可以將抄收的數(shù)據(jù)立即處理形成報表，且對用戶實現(xiàn)監(jiān)控，對電參數(shù)、欠費斷電等操作可一步到位實現(xiàn)管控。

（2）解決端到端的線纜接入問題。

在電力線載波通信線路中用戶變壓器的低壓側(cè)安裝電力線路由器，用戶端通過安裝一個數(shù)字式電力線調(diào)制解調(diào)器，將電纜與個人電腦相連，讓PC和筆記本電腦的使用者輕松地通過家中供電線路連接上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，此種通信方式成本低，利用現(xiàn)成的電源線，實現(xiàn)一線兩用。

（3）解決智能控制問題。

在電網(wǎng)信息控制過程中，智能化載波機實現(xiàn)了對系統(tǒng)運行狀態(tài)的檢測、數(shù)據(jù)的快速修改、故障檢測報告，通過此法有效地實現(xiàn)了遠程維護以及實時監(jiān)控，不但精減了勞力，且電網(wǎng)運行更安全、更穩(wěn)定，最終實現(xiàn)了高效營運。

電力線載波通信作為電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵的方式，在電網(wǎng)調(diào)度通信、復(fù)用遠動、高頻保護和遠方跳閘信號等方面應(yīng)用較多，而未來的電網(wǎng)應(yīng)用是智能電網(wǎng)的天下，但三相/單相載波電能表、載波抄表集中器等仍會是市場的主體；但隨著新興技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)的應(yīng)用將會朝著以“三表合一”、智能家居應(yīng)用、井下安全操作、智能路燈控制、精細農(nóng)業(yè)、污染檢測等領(lǐng)域擴展。

隨著人們對通信技術(shù)要求的不斷提高，通信會越來越被人們重視，而作為電力部門獨有的通信資源，電力線載波通信的地位在通信界是不可撼動的，特別是在抵御臺風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害方面，電力線特有的機械特性以及不易受外力破壞的特點，是其他通信媒介無法比擬的。

3 我國電力線載波通信的需求分析

3.1 通信架線的優(yōu)勢

高壓電力線路的走向是從終端站到樞紐站，再到調(diào)度所，整個過程只需考慮投入設(shè)備的情況無須考慮線路投資，特別是在邊遠且地形復(fù)雜的地區(qū)，這種優(yōu)勢及其明顯，只需充分分析出電力線載波信道的容量，對電力設(shè)備加以投放，載波通信的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來。

3.2 通信可靠性的要求

在電力系統(tǒng)中考慮到傳輸重要調(diào)度信息的問題以及人身安全的考量，則會要求電力線載波機具有較高的可靠性，以實現(xiàn)通信的可靠傳輸，作為電力線載波通信過程中的核心設(shè)備，電力線載波機必須具備高效的性能。根據(jù)我國目前對電網(wǎng)通信體系數(shù)據(jù)的要求，各種電壓等級的載波機、繼電保護收發(fā)信機、載波數(shù)據(jù)傳輸裝置和電線上網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器等必須滿足質(zhì)量要求。

3.3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求

隨著通信新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代通信對電力線載波的使用不再是單獨的通道應(yīng)用，而是轉(zhuǎn)向構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)該。電力線載波機應(yīng)用的初期主要靠自動盤和音轉(zhuǎn)接口實現(xiàn)小范圍的聯(lián)網(wǎng)，而現(xiàn)在更多考慮的是如何實現(xiàn)載波機與調(diào)度機協(xié)同工作，將變電站調(diào)度機的組網(wǎng)應(yīng)用與通信網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)采集進行有效的結(jié)合。由于電力線載波在中、低壓線路上的初期應(yīng)用就是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，因此，如何大力發(fā)展電力線載波通信過程中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用就顯得尤為重要。

綜合分析傳統(tǒng)的電力線載波發(fā)現(xiàn)，其存在通道干擾大、信息量小、頻率擁擠等弱勢，再加上設(shè)備水平、維護管理等方面的原因，傳統(tǒng)電力線載波已越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)提出的高速度、寬頻帶、大容量的通信要求。特別是新興通信技術(shù)如微波通信、衛(wèi)星通信、擴頻通信、光纖通信、程控交換等在電力系統(tǒng)中不斷引入，并得到了較好的應(yīng)用，因此，電力線載波通信的改革勢在必行。

4 急需突破的技術(shù)問題

信道容量長期以來一直是電力線載波通信過程中重點關(guān)注的問題，多路的電力線載波通信是解決的有效技術(shù)，而如何實現(xiàn)這一過程，也將成為社會發(fā)展中不容忽視的問題。目前我國通過采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)進行了頻域擴展，實現(xiàn)4 kHz帶寬的信道容量，其傳輸速度達到28.8 kbits/s，在這一研究過程中發(fā)現(xiàn)，線路頻率的回波抵消可有效提升信道容量，這將會是未來我國在電力線載波通信中的又一研究方向。

5 結(jié)語

應(yīng)用電力線連接互聯(lián)網(wǎng)是國人一直不斷研究的課題，如今已得到認可并投入使用，而且價格不高，被大眾接受。隨著技術(shù)的不斷提高，高速電力線載波也將會進入到人們的生活，使用者只需通過低壓電力線即可接入國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進行互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。在未來社會，我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，通過電力線載波通信人員的不斷努力，國家電信改革的深化、管理水平的不斷提升，電力線載波通信在我國現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展進程中的作用會越來越突顯，也會越來越被國家重視。

參考文獻

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[2] 陳鳳，鄭文剛，申長軍，等.低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（22）：188-195.

[3] 徐志強，馬平，余杰，等.認知電力線載波通信技術(shù)在配電網(wǎng)的應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2016（9）：23-27.