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电力线高速通信技术
更新时间:2018-10-28 发布:www.1024sj.com

  摘要论文介绍了哄骗遍及城乡的电力线作为通讯介,在其上修建高速数据通道,为用户提供高速互联网会见、视频点播、IP电话等服务。叙述了哄骗电力线通讯(PLC)这一技术将电脑、电话、音响、电冰箱等家用电器连成一体,实现集中控制,也能够毗连多台电脑,机关家庭局域网。还具有自动抄表、家庭远程监控、医疗急救、防火、防盗等功能,和运用范围广、速度高、安装利便、使用灵活等点。论文还计议了PLC的有关技术及运用前景。  要害词电力线通讯宽带接进电力猫  1引言  从1999年起,电科院就起头对高速PLC进行研究,并在2001年8月,在沈阳建立了个实验网络。又从2001年12月起,国电通讯中心起头组织国内外厂商在北京居平易近区展开PLC运用实验,这些公司包括韩国的Xeline(14Mb/s系统)、瑞士ASCOM公司(4.5Mb/s系统)、美国Leap公司(14Mb/s)、西班牙的DS2公司.福建电力实验研究院(10Mb/s系统),和电科院(14Mb/s系统)等。随着研究的深进,PLC也向更高速度成长。例如将速度提高到100Mb/s,甚至200Mb/s。届时,高速PLC将为宽带接进通讯作出更年夜进献.本文试图从高速PLC的主要技术、网络结构模式、主要势、存在问题等方面临这一技术的成长和未来进行论述。  2电力线通讯的主要技术  近几年国内外展开的哄骗低压电力线传输,其速度在1Mb/s以上的PLC技术,称为高速PLC。高速PLC哄骗1.6M~30M频带范围传输旌旗灯号。在发送时,哄骗GMSK(高斯滤波小频移键控)或OFDM(正交频分多路复用)调制技术将用户数据进行调制,把载有信息的高频加载于电流,然后在电力线上进行传输;在接收端,先经过滤波器将调制旌旗灯号掏出,再经过解调,就可获得原通讯旌旗灯号,并传送到计较机或电话,以实现信息传递。今朝可到达的通讯速度依具体装备分歧在4.5M~45M之间。PLC装备分局端和调制解调器,局端负责与内部PLC调制解调器的通讯和与外部网络的毗连。在通讯时,来自用户的数据进进调制解调器调制后,经由过程用户的配电线路传输到局端装备,局端将旌旗灯号解调出来,再转到外部的Internet。该技术在不需要重新布线的根蒂根基上,在现有电线上实现数据、语音和视频等多营的承载,也就是实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头,就能够实现因特网接进,电视频道接收节目,打电话或是可视电话。  LC传输技术,是为提供端到端接进而设计的。它贯串了从家用电源插座和终用户终端到电信网络的进口点。PLC技术哄骗室内电源线网络将IP包从用户PC传送至一个家庭室内进口点的集成器,在这一进口点,另外一个传输段哄骗低压配电网将数据传输至同时为多个家庭提供电源的变压器。PLC技术主要包括以下几个要素:  (1)电力线网络单元(PNU)  PNU负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。经由过程适当的电信干线接口,PNU再将话务传至馈电网络。凭据馈电网络中使用的分歧介,PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。  (2)电源线网络终端(PNT)  PNT为终用户PC或其它用户提供适当的接口,如以太网或是USB。为了下降成本,这一自力装备能够和PC或其他装备相集成。  (3)耦合装备(CouplingUnit)  耦合装备是将旌旗灯号传进线路并过滤噪音的。今朝它仍是一个使用插销插进电插座的相对自力的装备,从此它可能会和PLC调制解调器集成于一体。这个纠合体有将使PC可能直接在网上运行。  (4)正交频分多路复用技术(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM技术)  电力线上网采用的是这类多路复用技术,可以提高电力线网络传输。它是一种多载波调制技术。传输的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时运用法式的传输。然而对于传输突发性Internet数据流,它却是个理想的网络。即使是在配电网遭到严重干扰的情况下,OFDM也可提供高带宽而且保证带宽传输效率,而且适当的纠错技术可以确保靠得住的数据传输。  2电力线通讯的网络结构模式  近期,国电科技推出了200Mb/s高速PLC通讯系统,这是我国电力通讯工作者多年起劲的成效。该系统具有结构简单、成本低等特点,而且这类电力线通讯系统的网络结构支持两种模式,一种是主从式网络,即在网络内有一主节点(accessmaster),其他的PLC终端(如:accessslave、repeater)作为从节点,所有从节点间不能直接通讯,从节点间的通讯均经由过程主节点来完成;另外一种是对等网络,即网络内所有装备(In-home)都是平等的,他们之间是直接通讯的。这类方式多用于小范围内组网的运用,如家庭内部组网。  200M电力线通讯有以4种工作模式:  ①头端路由器(accessmaster)  ②用户终端(accessslave)  ③转发器(repeater)  ④家用终端(In-home)  现划分介绍他们:  (1)头端路由器  头端路由器是PLC网络的主控节点属公用装备,它凡是位于中压/低压变压器四周,负责治理控制每一个与它直接通讯的PLC装备,并负责进行外部宽带网与PLC网络之间的信息交换。  (2)用户终端  用户终端是PLC网络的从节点,它是用户通讯终端装备,凡是位于用户的电源插座四周。CPE的通讯必需经由过程头端路由器治理。  (3)转发器  转发器分为时分转发器与频分转发器两种,时分转发器由单个PLC通讯模块组成,转发前后的旌旗灯号都工作在统一频段,但转发数据的接收和发送不能同时进行。而频分转发器由两个PLC通讯模块,并它们工作在分歧的频段。其中一个PLC通讯模块与在转发前的装备工作在统一频段,并负责于其通讯,另外一个PLC通讯模块与转发后的装备工作在统一频段,并负责于其通讯,转发数据的接收和发送能够同时进行。  (4)家用终端  家用终端只能运用对等网络,任何一个支持用户终端模式的200MPLC装备都可工作在家用终端模式,但当装备在家用终端模式时,它只能与其他家用终端或转发器进行通讯。而不能与头端路由器、用户终端通讯。  3电力线通讯的主要势  电力线上网充实哄骗现有的配电网络根蒂根基举措措施,无需任何布线,是一种“NoNewWires”技术。可以节省了庞大的新增投资。今朝,我国拥有长度排名第二的电力输电线路,全国500kV和330kV的电力线路长达25094.16Km,220Kv线路107348.06Km,加上110Kv线路总计310000Km,可绕地球近8圈。我国今朝电话用户不到3亿,但用电用户已跨越10亿,显然这毗连10亿用户的既存电力线是提供上网服务的庞大物资根蒂根基,直接在笼盖全国的电力网络上架构互联网毗连将比现在展设光纤的方式节省年夜的人力和物力。  用PLC上网需要增加的装备有两种:PLC的局端装备和PLC调制解调器。其中,PLC调制解调器放置在用户家中,局端装备一般放置在楼宇的配电室内。随着上游芯片厂商在14M产物技术上相对成熟,今朝PLC装备的整体投进在不竭下降,当前14M的PLCModem产物,其成本价已下降到与ADSL猫相仿的水平,而局端装备则廉价很多。由于一般一个局端拖带PLC调制解调器的规模为20~30台,是以,随着用户的增加,局端装备可以进行动态增加。这一点对于运营商来说就意味着,他可以没必要在装备采购早期投进庞大的资金。是以也有宽带网络接进“后一千米”具竞争力的解决方案之称。哄骗电力上网全天候在线的特点,可轻松实现数据、语音、视频和电力于一体的“四网合一”!更可以在智能家用电器控制、数字化社区服务、小区安防等领域年夜显身手。  电力线接进不单单运用于室外,而且能够对家庭联网提供支持,提供高速的家庭网解决方案,人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络,多人匹敌游戏等文娱。它又是家居自动化的能手,经由过程遍及各个房间的墙上插座将智能家电联网,提早享用数字化家庭的舒适和便当。  4电力线通讯存在的错误谬误  (1)存在衰减  在家庭的分歧插座接进计较机,上网速度会分歧,当你的计较机所接的插座和电表之间有年夜功率电器(如空调)开启会影响网速。这其实不意味着PLC技术存在问题,由于已有响应的装备往解决这一问题了,通讯研究所的带宽稳定装配就是一种。  (2)年夜部门情况下,PLC数据需要经由过程电表传输,带宽往往在这里发生很是年夜的衰减,这成为PLC的主要技术瓶颈  PLC的带宽是否在电表处形成衰减,主要问题在于电表的设计,而不是PLC自身的技术身分,分歧电表装备提供商的电表装备是分歧的,主要是电容器的位置问题,非凡是对于电容器置前的电表产物,由于会使高频旌旗灯号发生短路。  (3)噪声年夜、平安性低  泛起这类情况的主要缘由在于,电力系统的根蒂根基举措措施其实不具有提供高数据传输服务的功能,而且,由于家庭电器发生的电磁波会对通讯发生干扰,所以使用电力线进行通讯时经常会发生一些不成预知的毛病,不外这些问题已在起劲解决之中。另外,由于电力线进行上网服务是一种“同享带宽”(sharedbandwidth)技术,所以用户上网时的速度,会取决于那时有几多用户上网。  (4)哄骗电力线上网的信息平安问题  由于电力系统的根蒂根基举措措施和使用特征决议了它是一个开放性结构,虽然采用了技术庇护措施,但还不能保证其信息的平安。其次,还存在着带宽的拓宽问题。虽然,哄骗电力线上网信息传送速度可能到达10Mbps左右,但相对比力成熟的以太网接进技术,电力线上网技术必需追求宽带拓宽的空间。由于以太网接进技术的带宽拓展性很是好,它的带宽可以拓宽到100M,甚至1000M。假设电力线上网不能解决带宽的拓展问题,在与其它接进方式的市场竞争中就会有被淘汰的危险。  (5)不能解决传输带宽的问题  PLC与电话线上网从本上来说并没有区分,都是哄骗铜线作为传输媒。而铜线上网的年夜问题就是不能解决传输带宽的问题,这是电力线上网面临的首道关卡。虽然PLC实验网络接进速度较快,不单远远跨越普通拨号和ISDN,也已跨越ADSL,上网桌面速度到达2Mb/s。但这个速度只是理想情况下的高速度,若统一地域多个用户同时上网,则数据传输速度将会响应地下降。电力线上网是一种同享的带宽,假设将这些资本分配到每个具体的用户桌面,就成了窄带的概念。电力线上网就是铜线上网,在铜线上不成能无限制地提升传输数据通讯容的潜能。可是若何使其潜能充实阐扬,则是摆在我们眼前的一个重要课题。  5、总结  其一,电力线上网作为一个新生的事物,虽然面临的是剧烈的市场竞争,比来国电科技推出的200Mb/sPLC接进解决方案不仅具有布线简单、电磁辐射低、价格廉价等点,更在接进带宽和稳定性方面有了重年夜突破,具有壮大的市场竞争力和普遍的市场运用前景。200Mb/sPLC接进解决方案一旦进进商化阶段,将会促进电信市场的变化,并给互联网普及带来极年夜的成长空间。其二,针对今朝高速PLC通讯系统中存在的问题,加以研究和克服,这是列国同们所起劲投进和关注的。例如,哄骗位于中压变电站和低压变电器之间的中压配电网传输高于10Mb/s旌旗灯号,越来越被人们所重视。其三,不管速度提升遭到何种水平限制,散布极广。渗透到每一个家庭、每座工场、每幢年夜楼的电力线资本,充实地将通讯潜力能发扬广年夜,这是人类通讯史上重年夜前进,其前景肯定是光明的。  参考文献  [1].  [2]赵丙镇.电力线高速通讯的技术及现状.中国电力报.2004-01-07.  [3]赵丙镇、王丽平.高速PLC技术运用前景十分看好.中国电力报.2001-10-25.  [4]赵强.电力线高速通讯技术初探.电力系统通讯.2003,(1)25-27.  丁国华在读研究生,主要研究标的目的为无线电通讯。  李叫华副教授,系主任,持久从事通讯工程教授教养和研究工作。

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