电力线数范文10篇

电力线数范文篇1

通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。

电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力

线通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为△t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这N个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／T，符号周期T从△t增加到N△t。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。

其中ωi=-2π·△f·i，△f=1／T=1／N△t。在符号周期[O，T]内，传输的信号为D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符号传输速率fs为采样速率对D(t)进行采样，在一个周期之内，共有N个采样值。令t=m△t，采样序列D(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即

因此，OFDM系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(DSP)技术和FFT快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。

2电力线数传设备硬件构成

电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。

2.1数字信号处理单元TMS320VC5402

用数字信号处理的手段实现MODEM需要极高的运算能力和极高的运算速度，在高速DSP出现之前，数字信号处理只能采用普通的微处理器。由于速度的限制，所实现的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世纪70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以来，近20年来涌现出一大批高速DSP芯片，从而使话带高速DSPMCODEM的实现成为可能。

TMS320系列性价比高，国内现有开发手段齐全，自TI公司20世纪80年代初第一代产品TMS32010问世以来，正以每2年更新一代的速度，相继推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代产品TMS320C54X。

根据OFDM调制解调器实现所需要的信号处理能力，本文选择以TMS320VC5402作为数据泵完成FFT等各种算法，充分利用其软件、硬件资源，实现具有高性价比的OFDM高速电力线数传设备。

TMS320C54X是TI公司针对通信应用推出的中高档16位定点DSP系列器件。该系列器件功能强大、灵活，较之前几代DSP，具有以下突出优点：

◇速度更快(40～100MIPS)；

◇指令集更为丰富；

◇更多的寻址方式选择；

◇2个40位的累加器；

◇硬件堆栈指针；

◇支持块重复和环型缓冲区管理。

2.2高频信号处理单元

主要实现对高频信号的放大、高频开关和线路滤波等功能，并最终经小型加工结合设备送往配电线路。信号的放大包括发送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪声放大部分。其中高频开关完成收发高频信号的转换，实现双工通信。同时使收发共用一个线路滤波器，这样可以节省系统成本。

2．3RS一232接口单元

用户数据接口采用RS一232标准串行口。串口的数据中断采用边沿触发中断，串口中断程序完成用户数据的发送与接收。将接收到的用户数据暂存到CPU的发送缓冲区中，等到满一个突发包时就发送到DSP进行处理。

3参数设计

3．1保护时间的选择

根据OFDM信号设计准则，首先选择适当的保护时间，△=20μs，这能够充分满足在电力系统环境下，OFDM信号消除多径时延扩展的目的。

3．2符号周期的选择

T>200μs，相应子信道间隔，f<5kHz，这样在25kHz带宽内至少要划分出5个子信道。另外子信道数不能太多，增加子信道数虽然可以提高频谱传输效率，但是DSP器件的复杂度也将增加，成本上升，同时还将受到信道时间选择性衰落的严重影响。因此，考虑在25kHz的带宽内采用7个子信道。

3.3子信道数的计算

子信道间隔：

各子信道的符号周期：T=250μs

考虑保护时间：△=20μs，则有Ts=T+△=270μs

各子信道实际的符号率：

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

系统的频谱效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，这时系统已经具有较高的频谱效率。25路话音信号总的速率与经串并变换和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符号率相比，每个子信道还可以插入冗余信息用于同步、载波参数、帧保护和用户信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信号时频正交性的限制条件，在此设计中尽管采用了25个子载波并行传输也只能传25路语音。如果要传8路语音，经串并转换和16QAM映射后，各个子信道上有用信息的符号率为1.855bps／Hz，最多还可以插入的冗余信息为O.145bps／Hz，在实际传输中这是很难保证的传输质量的，因此该设计相对于M-16QAM采用4个子载波传输6路话音并不矛盾。

②在此设计中，为冗余信息预留了较多的位，其冗余信息与有用信息的比值为0.59，大于iDEN系统的0.44。这是考虑到OFDM信号对于载波相位偏差和定时偏差都较为敏感，这样就可以插入较多的参考信号以快速实现载波相位的锁定、跟踪及位同步；另一方面对引导符号间隔的选择也较为灵活，在设计中选择引导符号间隔L=10。

③OFDM信号调制解调的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要对设计所需的DSP性能进行估计。根据设计要求，至少要能在250μs内完成32个复数点的FFT运算。我们知道，N个复数点的FFT共需要2Nlog2N次实数乘法和3Nl0g2N次实数加法。假设实数乘法和实数加法都是单周期指令，以32个复数点为例，这样共需要800个指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能够满足设计要求(TMS320VC5402的单指令周期为10ns)。

综上所述，OFDM数传设备参数如表l所列。

4软件构成

上面确定了OFDM数传设备的主要参数及算法，下面说明用TMS320VC5402实现的软件设计及流程，如图3所示。

4.1调制部分的软件设计

此程序作为子程序被调用之前，要发送的数据已经被装入数据存储器，并将数据区的首地址及长度作为入口参数传递给子程序。程序执行时，首先清发送存储器，然后配置AD9708的采样速率，之后允许串行口发送中断产生，使中断服务程序自动依次读取发送存储器中的内容，送入AD9708变换成模拟信号。之后程序从数据存储器读取一帧数据，经编码，并行放入IFFT工作区的相应位置，插入导频符号并将不用的点补零。随后进行IFFT，IFFT算法采用常用的时域抽点算法DIT，蝶形运算所需的WN可查N=512字的定点三角函数表得到。由于TMS320VC5402的数值计算为16位字长定点运算方式，所以IFFT采用成组定点法，既提高了运算精度又保证了运算速度。然后对IFFT变换后的结果扩展加窗，并将本帧信号的前扩展部分同上帧信号的后扩展部分相加，加窗所需窗函数可查表得到。窗函数存放在窗函数表中，是事先利用C语言浮点运算并将结果转换为定点数存放在表中的。

经实测，从读取串行数据到加窗工作完成最多占用75个抽样周期(75×125μs)的时间，而发送一帧信号需512+32=544个抽样周期(544×125μs)。这说明C5402的运算速度足够满足需要。

当上一帧信号发送完毕，程序立即将以处理好的本帧信号送入发送存储器继续发送，并通过入口参数判断数据是否发送完毕。

4.2解调部分的软件设计

用TMS320VC5402实现的流程分同步捕捉及解调两个阶段。同步捕捉阶段执行时，首先清接收存储器，配置AD9057的采样速率，然后开串行口接收中断，使接收中断服务程序接收来自AD9057的采样数据并依次自动存入接收存储器。

每得到一个新的样点，程序先用DFT的递推算法解调出25路导频符号，并对导频均衡。之后分别同参考导频符号矢量600h+j600h进行点积，这里用导频符号矢量的实部与虚部的和代替点积，即可反映相关函数的规律，以简化运算。求得25路导频与参考导频的相关值后暂时保存，并分别与前一个样点所保存的各导频相关值比较(相减)，用一个字节保存比较结果的正负号(每路导频占1bit)。在处理前一个样点的过程中，也用一个字节保存它同其前一样点的导频相关值比较的正负号。对这两个字节进行简单的逻辑运算，即可判断出各导频是否在前一个样点处出现峰值。倘若25路导频中有20个以上的导频同时出现峰值，则认为该样点以前的N=512个样点即为捕捉到的一帧信号，程序进入解调阶段；否则等待接收新的采样点继续进行同步捕捉。

解调阶段首先对捕捉到的帧信号进行实信号的FFT变换，仍然采用成组定点法，之后进行均衡。然后利用导频算出本地抽样时钟的延迟τ，在计算中应尽量避免出现除法，可将常数分母取倒数后提前算出，作为乘法的系数。为了保证其后二维AGC的精度，计算中τ精确到O.1μs。接下来根据τ调整抽样时钟，程序将调整量通知串行口发送中断服务程序后，继续执行二维AGC，而由中断服务程序在每次中断响应时间命令，每次可以调整下一采样时刻提前(或落后)1μs。

二维AGC分两步进行。首先根据τ对均衡后的调制矢量进行相位校正，这里需要利用FFT变换所使用的512字的三角函数表，用一个指针指向三角函数表的表头，根据τ及三角函数表角度间隔算出多少路子信道才需要将指针下移一格，通过这种查表的方法可以简洁地确定各子信道的校正量。经相位校正后，即可利用导频进行幅度校正。

接下来经判决，并／串变换及解码即可解调出本帧数据。然后对均衡器的权值采用LMS算法进行调节。程序通过对这部分信号进行简单的幅值门限分析，很容易判断出是否收到了信号。若有则继续接收；否则结束返回。

电力线数范文篇2

随着社会的进步和技术的发展，多媒体业务不断增长，人们对网络带宽的要求也随之增长。

通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。

电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力

线通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为△t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这N个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／T，符号周期T从△t增加到N△t。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。

其中ωi=-2π·△f·i，△f=1／T=1／N△t。在符号周期[O，T]内，传输的信号为D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符号传输速率fs为采样速率对D(t)进行采样，在一个周期之内，共有N个采样值。令t=m△t，采样序列D(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即

因此，OFDM系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(DSP)技术和FFT快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。

2电力线数传设备硬件构成

电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。

2.1数字信号处理单元TMS320VC5402

用数字信号处理的手段实现MODEM需要极高的运算能力和极高的运算速度，在高速DSP出现之前，数字信号处理只能采用普通的微处理器。由于速度的限制，所实现的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世纪70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以来，近20年来涌现出一大批高速DSP芯片，从而使话带高速DSPMCODEM的实现成为可能。

TMS320系列性价比高，国内现有开发手段齐全，自TI公司20世纪80年代初第一代产品TMS32010问世以来，正以每2年更新一代的速度，相继推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代产品TMS320C54X。

根据OFDM调制解调器实现所需要的信号处理能力，本文选择以TMS320VC5402作为数据泵完成FFT等各种算法，充分利用其软件、硬件资源，实现具有高性价比的OFDM高速电力线数传设备。

TMS320C54X是TI公司针对通信应用推出的中高档16位定点DSP系列器件。该系列器件功能强大、灵活，较之前几代DSP，具有以下突出优点：

◇速度更快(40～100MIPS)；

◇指令集更为丰富；

◇更多的寻址方式选择；

◇2个40位的累加器；

◇硬件堆栈指针；

◇支持块重复和环型缓冲区管理。

2.2高频信号处理单元

主要实现对高频信号的放大、高频开关和线路滤波等功能，并最终经小型加工结合设备送往配电线路。信号的放大包括发送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪声放大部分。其中高频开关完成收发高频信号的转换，实现双工通信。同时使收发共用一个线路滤波器，这样可以节省系统成本。2．3RS一232接口单元

用户数据接口采用RS一232标准串行口。串口的数据中断采用边沿触发中断，串口中断程序完成用户数据的发送与接收。将接收到的用户数据暂存到CPU的发送缓冲区中，等到满一个突发包时就发送到DSP进行处理。

3参数设计

3．1保护时间的选择

根据OFDM信号设计准则，首先选择适当的保护时间，△=20μs，这能够充分满足在电力系统环境下，OFDM信号消除多径时延扩展的目的。

3．2符号周期的选择

T>200μs，相应子信道间隔，f<5kHz，这样在25kHz带宽内至少要划分出5个子信道。另外子信道数不能太多，增加子信道数虽然可以提高频谱传输效率，但是DSP器件的复杂度也将增加，成本上升，同时还将受到信道时间选择性衰落的严重影响。因此，考虑在25kHz的带宽内采用7个子信道。

3.3子信道数的计算

子信道间隔：

各子信道的符号周期：T=250μs

考虑保护时间：△=20μs，则有Ts=T+△=270μs

各子信道实际的符号率：

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

系统的频谱效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，这时系统已经具有较高的频谱效率。25路话音信号总的速率与经串并变换和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符号率相比，每个子信道还可以插入冗余信息用于同步、载波参数、帧保护和用户信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信号时频正交性的限制条件，在此设计中尽管采用了25个子载波并行传输也只能传25路语音。如果要传8路语音，经串并转换和16QAM映射后，各个子信道上有用信息的符号率为1.855bps／Hz，最多还可以插入的冗余信息为O.145bps／Hz，在实际传输中这是很难保证的传输质量的，因此该设计相对于M-16QAM采用4个子载波传输6路话音并不矛盾。

②在此设计中，为冗余信息预留了较多的位，其冗余信息与有用信息的比值为0.59，大于iDEN系统的0.44。这是考虑到OFDM信号对于载波相位偏差和定时偏差都较为敏感，这样就可以插入较多的参考信号以快速实现载波相位的锁定、跟踪及位同步；另一方面对引导符号间隔的选择也较为灵活，在设计中选择引导符号间隔L=10。

③OFDM信号调制解调的核心是DFT／IDFT算法。目前，普遍采用DSP芯片完成DFT／IDFT，因此有必要对设计所需的DSP性能进行估计。根据设计要求，至少要能在250μs内完成32个复数点的FFT运算。我们知道，N个复数点的FFT共需要2Nlog2N次实数乘法和3Nl0g2N次实数加法。假设实数乘法和实数加法都是单周期指令，以32个复数点为例，这样共需要800个指令周期，即20μs，因此采用TMS320VC5402能够满足设计要求(TMS320VC5402的单指令周期为10ns)。

4.1调制部分的软件设计

此程序作为子程序被调用之前，要发送的数据已经被装入数据存储器，并将数据区的首地址及长度作为入口参数传递给子程序。程序执行时，首先清发送存储器，然后配置AD9708的采样速率，之后允许串行口发送中断产生，使中断服务程序自动依次读取发送存储器中的内容，送入AD9708变换成模拟信号。之后程序从数据存储器读取一帧数据，经编码，并行放入IFFT工作区的相应位置，插入导频符号并将不用的点补零。随后进行IFFT，IFFT算法采用常用的时域抽点算法DIT，蝶形运算所需的WN可查N=512字的定点三角函数表得到。由于TMS320VC5402的数值计算为16位字长定点运算方式，所以IFFT采用成组定点法，既提高了运算精度又保证了运算速度。然后对IFFT变换后的结果扩展加窗，并将本帧信号的前扩展部分同上帧信号的后扩展部分相加，加窗所需窗函数可查表得到。窗函数存放在窗函数表中，是事先利用C语言浮点运算并将结果转换为定点数存放在表中的。

经实测，从读取串行数据到加窗工作完成最多占用75个抽样周期(75×125μs)的时间，而发送一帧信号需512+32=544个抽样周期(544×125μs)。这说明C5402的运算速度足够满足需要。

当上一帧信号发送完毕，程序立即将以处理好的本帧信号送入发送存储器继续发送，并通过入口参数判断数据是否发送完毕。

4.2解调部分的软件设计

用TMS320VC5402实现的流程分同步捕捉及解调两个阶段。同步捕捉阶段执行时，首先清接收存储器，配置AD9057的采样速率，然后开串行口接收中断，使接收中断服务程序接收来自AD9057的采样数据并依次自动存入接收存储器。

每得到一个新的样点，程序先用DFT的递推算法解调出25路导频符号，并对导频均衡。之后分别同参考导频符号矢量600h+j600h进行点积，这里用导频符号矢量的实部与虚部的和代替点积，即可反映相关函数的规律，以简化运算。求得25路导频与参考导频的相关值后暂时保存，并分别与前一个样点所保存的各导频相关值比较(相减)，用一个字节保存比较结果的正负号(每路导频占1bit)。在处理前一个样点的过程中，也用一个字节保存它同其前一样点的导频相关值比较的正负号。对这两个字节进行简单的逻辑运算，即可判断出各导频是否在前一个样点处出现峰值。倘若25路导频中有20个以上的导频同时出现峰值，则认为该样点以前的N=512个样点即为捕捉到的一帧信号，程序进入解调阶段；否则等待接收新的采样点继续进行同步捕捉。

解调阶段首先对捕捉到的帧信号进行实信号的FFT变换，仍然采用成组定点法，之后进行均衡。然后利用导频算出本地抽样时钟的延迟τ，在计算中应尽量避免出现除法，可将常数分母取倒数后提前算出，作为乘法的系数。为了保证其后二维AGC的精度，计算中τ精确到O.1μs。接下来根据τ调整抽样时钟，程序将调整量通知串行口发送中断服务程序后，继续执行二维AGC，而由中断服务程序在每次中断响应时间命令，每次可以调整下一采样时刻提前(或落后)1μs。

二维AGC分两步进行。首先根据τ对均衡后的调制矢量进行相位校正，这里需要利用FFT变换所使用的512字的三角函数表，用一个指针指向三角函数表的表头，根据τ及三角函数表角度间隔算出多少路子信道才需要将指针下移一格，通过这种查表的方法可以简洁地确定各子信道的校正量。经相位校正后，即可利用导频进行幅度校正。

接下来经判决，并／串变换及解码即可解调出本帧数据。然后对均衡器的权值采用LMS算法进行调节。程序通过对这部分信号进行简单的幅值门限分析，很容易判断出是否收到了信号。若有则继续接收；否则结束返回。

电力线数范文篇3

随着社会的进步和技术的发展，多媒体业务不断增长，人们对网络带宽的要求也随之增长。

通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。

电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力

线通信是十分必要的。

1OFDM基本原理

正交频分复用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为△t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这N个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／T，符号周期T从△t增加到N△t。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。

其中ωi=-2π·△f·i，△f=1／T=1／N△t。在符号周期[O，T]内，传输的信号为D(t)=Re{D(t)exp(j2πfot)}，0≤t≤T。

若以符号传输速率fs为采样速率对D(t)进行采样，在一个周期之内，共有N个采样值。令t=m△t，采样序列D(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即

因此，OFDM系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(DSP)技术和FFT快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。

2电力线数传设备硬件构成

电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。

2.1数字信号处理单元TMS320VC5402

用数字信号处理的手段实现MODEM需要极高的运算能力和极高的运算速度，在高速DSP出现之前，数字信号处理只能采用普通的微处理器。由于速度的限制，所实现的MODEM最高速度一般在2400b／s。自20世纪70年代末，Intel公司推出第一代DSP芯片Intel2920以来，近20年来涌现出一大批高速DSP芯片，从而使话带高速DSPMCODEM的实现成为可能。

TMS320系列性价比高，国内现有开发手段齐全，自TI公司20世纪80年代初第一代产品TMS32010问世以来，正以每2年更新一代的速度，相继推出TMS32020、TMS320C25、TMS320C30、TMS320C40以及第五代产品TMS320C54X。

根据OFDM调制解调器实现所需要的信号处理能力，本文选择以TMS320VC5402作为数据泵完成FFT等各种算法，充分利用其软件、硬件资源，实现具有高性价比的OFDM高速电力线数传设备。

TMS320C54X是TI公司针对通信应用推出的中高档16位定点DSP系列器件。该系列器件功能强大、灵活，较之前几代DSP，具有以下突出优点：

◇速度更快(40～100MIPS)；

◇指令集更为丰富；

◇更多的寻址方式选择；

◇2个40位的累加器；

◇硬件堆栈指针；

◇支持块重复和环型缓冲区管理。

2.2高频信号处理单元

主要实现对高频信号的放大、高频开关和线路滤波等功能，并最终经小型加工结合设备送往配电线路。信号的放大包括发送方向的可控增益放大(前向功率控制)，接收方向AGC的低噪声放大部分。其中高频开关完成收发高频信号的转换，实现双工通信。同时使收发共用一个线路滤波器，这样可以节省系统成本。

2．3RS一232接口单元

用户数据接口采用RS一232标准串行口。串口的数据中断采用边沿触发中断，串口中断程序完成用户数据的发送与接收。将接收到的用户数据暂存到CPU的发送缓冲区中，等到满一个突发包时就发送到DSP进行处理。

3参数设计

3．1保护时间的选择

根据OFDM信号设计准则，首先选择适当的保护时间，△=20μs，这能够充分满足在电力系统环境下，OFDM信号消除多径时延扩展的目的。

3．2符号周期的选择

T>200μs，相应子信道间隔，f<5kHz，这样在25kHz带宽内至少要划分出5个子信道。另外子信道数不能太多，增加子信道数虽然可以提高频谱传输效率，但是DSP器件的复杂度也将增加，成本上升，同时还将受到信道时间选择性衰落的严重影响。因此，考虑在25kHz的带宽内采用7个子信道。

3.3子信道数的计算

子信道间隔：

各子信道的符号周期：T=250μs

考虑保护时间：△=20μs，则有Ts=T+△=270μs

各子信道实际的符号率：

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

系统的频谱效率：β=185.5kbps／100kHz=1.855bps／Hz<2bps／Hz

可以看出，这时系统已经具有较高的频谱效率。25路话音信号总的速率与经串并变换和4PSK映射后的各子信道上有用信息的符号率相比，每个子信道还可以插入冗余信息用于同步、载波参数、帧保护和用户信息等。需要指出的是：

①由于OFDM信号时频正交性的限制条件，在此设计中尽管采用了25个子载波并行传输也只能传25路语音。如果要传8路语音，经串并转换和16QAM映射后，各个子信道上有用信息的符号率为1.855bps／Hz，最多还可以插入的冗余信息为O.145bps／Hz，在实际传输中这是很难保证的传输质量的，因此该设计相对于M-16QAM采用4个子载波传输6路话音并不矛盾。

②在此设计中，为冗余信息预留了较多的位，其冗余信息与有用信息的比值为0.59，大于iDEN系统的0.44。这是考虑到OFDM信号对于载波相位偏差和定时偏差都较为敏感，这样就可以插入较多的参考信号以快速实现载波相位的锁定、跟踪及位同步；另一方面对引导符号间隔的选择也较为灵活，在设计中选择引导符号间隔L=10。

电力线数范文篇4

摘要：简要介绍了电力线通信技术，分析了对利用电力线通信技术实现智能家居网络的载波技术、网络控制技术等组网关键问题，介绍了一种基于LonWorks技术的电力线智能家居网络解决方案。

基于电力线通信技术的智能家居网络系统，利用电力线通信技术通过电源插座完成家庭联网，并为家庭网络提供互联网接入和多媒体音视频业务，通过家庭服务器对接入家庭网络的信息家电、安全系统实行监控和管理。

一、电力线通信技术概述

电力线通信技术(PLC)是把载有信息的高频加载于电流，用电力线传输，通过调制解调器将高频信号从电流中分离出来，传送到计算机或其他信息家电，以实现信息传递的一种通信方式。目前PLC技术已经形成宽带接入型与家庭网络型两种发展模式，家庭网络型是指通过电力线在用户家中组建高速LAN。这种模式的PLC只提供家庭内部联网，即通过家庭的内部的普通电力线，进行组网连接家庭内部局域网。电力线通信技术有以下优点：信息家电可以通过电力线进行通信，无需另外布线，利用电源线实现智能家居网络成本较低；电力网是覆盖范围最广的网络，PLC技术可以轻松地渗透到每个家庭，其应用范围广泛；网络的接入点是电源插座，电源插座随处可见，数目较多且接插方便；不需要拨号，接入电源插座即接入网络；电力线载波通信较容易实现自动抄表、家居监控等功能。利用电力线载波通信技术实现智能家居网络最方便。

二、电力线智能家居网络的关键问题

2.1载波技术1)正交频分多路复用技术。低压电力线载波信道的传输特性的特点是具有时变性，衰减较大，而且各种干扰噪声复杂。为提高电力线网络的传输质量，电力线通信大都采用正交频分多路复用技术(OFDM)进行调制。即将串行数据转化为N个并行数据分配给N个不同的正交子载波，实现并行数据传输。这样既可得到很高的数据传送速率，又能够有效地抑制码间干扰。应用OFDM技术于电力线通信中具有明显的优越性。OFDM频带不仅利用率高，而且抗干扰性强，可以克服电力线上固有的高噪声、多径效应和频率衰减等现象，有效利用现有低压电力线实现高速数字通信。2)扩展频谱调制技术。这一技术的抗干扰和抗多径效应也较强。因此，也有一些厂家采用这种技术开发电力通信产品。扩展频谱调制技术在相对较宽的频带上扩展了信号频谱，降低了信号的功率谱密度，降低了电磁辐射，削弱了对其他通信系统的干扰。而且接收端通过窄带滤波技术提取有用信号，信号的信噪比很高，抗干扰性增强。另外，扩频通信可以实现码分多址。对于1Mbps左右的系统，应用扩频技术就可以完全满足传输容量的要求，且其设备简单，扩频调制方式较为经济。当传输速率要求在10Mbps及以上时，扩频技术实现起来较困难。在10Mbps及以上传输速率宜采用OFDM调制技术。

2.2网络控制技术目前，家庭自动化网络标准有许多种，较为成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早应用于家庭设备自动控制系统的。X210的控制模式为主从控制模式，信息是单向传输的，从控点只能接收主控点发来的信息，不能反馈。X210的系统信息的传输较慢(传送一个指令需时0.883s)，抗干扰性能差，可用节点数为256个，只能用于普通家庭中的简单控制和专项控制。但其价格十分低廉，而且安装使用较方便，如仅组建一个简单的家居智能网络，可以考虑X210技术。2)CEBus是一个较完整的开放系统，美国电子工业协会(EIA)于1992年正式推出，并定为IS260/EIA2600标准。它定义了在几乎所有传送媒体(Medium)中信号的传输标准，并要求控制信号在所有的媒体中都要以相同的传送速度(10Kbps)传送，从而有效地避免信号传输中可能出现的“瓶颈”问题。CEBus的抗干扰能力比X210强，控制功能亦十分丰富。但接口技术比较复杂，价钱较贵，在中国的应用不多见。3)LonWorks是由美国Echelon公司于1990年12月开发成功的全分布式智能控制网络技术。1997年8月，被EIA的集成家庭系统技术委员会定为家庭网络(HomeNetworking)的标准。Lon2Works完全支持OSI的7成协议，具有良好的开放性、互操作性，其网络系统组成以分布控制为控制模式。对于网络家电来说，只需要将已定义的的网络家电之间信息传递的语法和语义标准在应用层实现后，就能够实现不同厂商之间产品的相互兼容。LonWorks的分布式架构使其具有独立性，部分节点的故障不会造成系统瘫痪。LonWorks最基本的部件是同时具有通信与控制功能的神经元芯片，具有很强的通信能力和一定的数据处理能力。其抗干扰能力很强，其可靠度是这三种网络控制技术最高的(约99.8%)，并具有完善的开发系统和工具。LonWorks的分布式架构，每一个控制装置都可以有随插即用的功能，减免了二次拉线造成的成本，并避免了重新布线的不便。LonWorks可扩展性强，在将来对系统升级时，可充分利用原有资源，降低升级的复杂性及成本。上述三类家庭自动化网络技术都是各有其特点，组网时可根据实际情况进行选择。但如果要组建一个统一的、操作性强、功能完善、可靠性高、可扩展性强的家居智能网络，采用LonWorks技术是一个明智的选择。

三、电力线智能家居网络的组成

本文以LonWorks技术为基础，采用电力线载波技术来构建家居智能网络。该网络以分布控制、集中管理为控制模式，其网络系统可依靠网络节点完成自治的控制功能，通信媒体采用电力线。主控节点与家用电脑相连，可控制从节点的功能配置并监控从节点的状况，并且还负责与Internet的通信。通过主控节点可查看电表、水表、煤气表的读数，实现三表的集抄。从节点可接收从电力线传来的控制信息，完成自治的控制功能，同时反馈家电的一些状态信息。从节点由电力线网关、信息家用电器组成。在这个网络系统中，电力网关是一个重要的部件，它用于对网络信息的发送与接收。电力网关由基于LonWorks网络系统的LonTalk网络协议和神经芯片、电力线载波模块和耦合电路组成。公务员之家

电力线数范文篇5

1.1概念。就低电力线载波技术来说，它主要是指一种被应用在用电通讯中方法，它的使用，不仅能够将信号的接收范围扩大，而且这种技术更加的方便于进行使用，在满足电力线条件的情况下就可以促进信息的有效传输，并且能够有效的将通信路线进行减少，从而达到降低开支成本的作用。针对电力线的线路和其频率资源来说，要想促进其被充分的进行利用，还具有一定的困难，在将其低压电力线载波技术进行应用的过程中，其可能存在电网信号相对较弱的情况，或是出现线路发生变化，存在噪声干扰等问题，这都严重影响了电压电力线载波技术的作用发挥。在一般情况下，低压电力线的载波技术主要是应用窄带载波技术，从而对其配电网的通讯信号通常度进行确定，但同时也极易造成载波通信技术存在物理层性能的限制，还需要将路由机制进行应用，从而促进其通信的有效率提高。1.2应用原理。就低压载波线来说，将其应用在用电采集信息系统中时，其主要的应用原理分为两个部分。首先，是载波调制技术，其次是载波路由技术。针对这两方面展开阐述。在低压电力线载波技术将相关数据进行发送的过程中，需要将县滚到数据调为高频率信号，在保证其成功率的基础上，在促进其不断扩大，使电力线形成耦合效果，并对电力线进行对接发送，从而实现传输的过程。在此基础上，促进接收方将相关的耦合电力进行高频率信号的接收，促进其对电路进行自主调解，从而使数字信号被有效还原。但是针对之前说过的载波通信在其物理层面上具有一定的限制性，导致其信息传输不能够被长效展开，要想将这样的问题进行调整，就需要将路由引入其中，使其与中继技术进行结合使用，从而有利于将载波的通信能力进行提高。但是在这一过程中，其采集信息系统对信息传输的成功率，主要与路由技术的优劣相联系，并且其运行方式也不尽相同，主要被分为静态路由方式和动态路由方式，分布式路由方式等。1.3应用意义。随着当前国家建设发展的逐渐推进，我国国民经济发展水平得到一定程度的提升，人们生产生活的推进都离不开电力的支持，这为电力企业的高效发展和推进带来了一定的难题。在开展电力供应的相关工作过程中，要想使电力为人们带来更好的服务，电力企业除了要满足人们对电力的基本需求，还要尽可能的保证人们的用电安全，这就使得供电系统运行中，电力信息采集工作变的至关重要。在电力企业发展过程中，信息采集系统是整个电力系统中的重要内容，它不仅能够保证电力的正常运输，而且能够对电路中存在的问题进行有效的判断，为企业的建设发展作出积极贡献。但是这一系统在实际的运行过程中，常常伴随着各种问题的产生和出现，严重限制了电力的高效运输，还需要将低压电力线载波技术进行应用，从而促进各项工作的稳定运行，将其电力发展中存在的问题进行改善，促进电力企业的健康发展。

2具体应用

2.1在组网方案方面。在促进低压电力线载波技术应用在用电新系统采集系统的过程中，首先需要开展信息组网方案的设定。这也是其应用的主要表现方式。在具体的工作建设过程中，人员要对载波抄表系统进行明确。其主要包括集中器，采集器和相应的电能表，这些是构成载波抄表系统的重要内容。其中，电能表主要有载波电能表和普通电能表两种类型，在将载波电能表与普通电能表进行相比较的过程中，其具有一定通信优势，能够将自身的载波线进行应用，促进其与集中器结合，加快通信效率。这正是普通电能表难以做到的，它只能在进行应用的过程中，将采集器进行利用，实现对信息的有线采集，从而促进电力线载波将信息进行系统集中器的传输。2.2在信息数据进行抄表方面。就低压电力线的组网工作来说，其在进行组装的过程中，通常都会将集中器安装在变压力器的附近，从而实现更加方便的为集中器提供运行所需的电源。而载波电表则需要与集中器进行统一，将其安装在电力用户处，这能够有助于其为变压器的有效输出提供三相供电。在这样的基础上，实现对电网系统集中器的通信工作，则需要对集中器进行指令发放，这主要是抄读信息的指令，从而促进载波电表和相应的采集器进行一定的反应，实现电力线的信息传达，能够将其通过电力线向集中器中进行传输，在经过集中器对信息的读取和分析之后，对数据进行相关保存，从而实现抄表过程。2.3在模块应用方面。要想实现低压电力线载波技术在用电信息采集系统进行建设应用，则需要对相关的采集器和载波电表等进行设计，其中，载波通信模块是较为重要的内容。在一般情况下，低压电力线都是应用专用的载波通信模块，而相关的载波系统和采集器则是将单项通用载波模块进行应用。因此，也就是说，在将其进行应用的过程中，促进信息的传播，则需要将集中器中不同的载波模块进行结合，促进其进行相互通信，促进他们进行三项数据的传输。但是就信息采集系统来说，其主要是应用半双向的问答方式进行数据传输，这就是使得其在同一个时间内难以形成向上对用的模块响应。2.4在技术优化方面。在将低压电力线载波通信技术应用字在电能表布线工作中，是相对困难的，其不仅受到电能表位置分散等因素的影响，而且其变化较小，具有一定的用电负荷特性。在将其应用在城乡地区就会促进其通信网络的快速传输，具有较强的适应性，从而有利于实现对用户电表的数据进行控制。但是，其低压电力线载波技术在进行应用的过程中，具有较大的噪音，对应的信号强度相对较弱，并且存在负载重问题。这会导致其信息传输存在错误，影响信息的可靠性。因此，还需要相关人员对组网进行技术优化和加强，从而促进电力企业的进一步发展。

3结语

在开展电力建设工作的过程中，促进低压电力线载波技术在用电信息采集系统中的建设应用，就需要相关工作人员针对低压电力线载波技术的性质，促进组网方案的合理化发展，并加强信息数据的抄表工作，促进其在模块中的应用，从而对相关技术进行优化，保证各项工作的顺利推进，为人们带来更多更好的用电体验。

参考文献

[1]游坤城.低压电力线载波技术在用电信息采集系统建设中的应用[J].科技与创新，2015（7）：125.

[2]徐伟，王斌，姜元建.低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用[J].电测与仪表，2010，47（07）：44~47.

[3]李荣幸.低压电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用研究[J].科技展望，2015（10）.

[4]杨俊，张忠兴.关于用电信息采集系统中低压电力线载波技术的实践应用研究[J].科技尚品，2016（10）.

电力线数范文篇6

【关键词】：PLC；宽带接入；电力路由器

一、电力线上网概述

经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、娱乐等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户，接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外，一些新的互联网接入方式不断推出，其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。

电力线上网（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座，通过电力线路构建高速因特网，实现数据、语音和视频等多业务的承载，最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。

二、基本原理

原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。

例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。

此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小512K。

以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

三、电力线上网的优势

1、组建成本低、覆盖范围广电力线是覆盖范围最广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落，为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说，电力网络是现成的，不需要重新建设，所以应用PLC技术的投资比较小，也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。

2、高速率从技术性能的角度来看，ADSL的下行速度为8MB／s，HFC为10MB／s，PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。

4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLCRouter）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

四、电力线上网存在的问题

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍，多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗，以及刚才提到的多路延时散射。另外，FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言，在利用电力线作为传输媒介的通信过程中，主要存在着以下几个不利因素：

1、可变的信号衰减和电力线阻抗信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下，电力线阻抗可小0．1Ω，但在另外的条件下，它又会增大到100Ω左右；同样，信号衰减在多数情况下都小于55dB，但有时又可高达100dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。

2、阻抗调制阻抗与时间也有一定关系。一般而言，在交流波形中，信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，这个现象可以通过电源的操作来作一些解释：如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话，则通过变压器，整流器就会与电源的低阻抗电容相连，从而导致了此时具有较低阻抗的状态。

3、脉冲噪声（Impulse-Noise）脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率(PER)高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错；另外，它还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。所以，对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。公务员之家

4、等幅振荡波干扰（Continuous-Wavejamming）等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品，其工作频率都在100～300kHz之间；而后者（如电源开关等）产生的主谐波频率也都在50kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围，因而，这种干扰所占的比重也是较高的。

五、电力线上网前景

可以相信，在不久的将来，随着电力线上网技术的应用，有电的地方就能接入因特网，真正意义上的全球互联将会实现。

参考文献：

[1]乔维德,.对电力线上网技术的应用研究及分析.江苏电器,2006,(02)

电力线数范文篇7

【关键词】:PLC;宽带接入;电力路由器

一、电力线上网概述

经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、娱乐等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户,接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外,一些新的互联网接入方式不断推出,其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。

电力线上网((PowerLineCommunication,PLC)是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座,通过电力线路构建高速因特网,实现数据、语音和视频等多业务的承载,最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头,就可以实现因特网接入,电视频道接收节目,打电话或者是可视电话。

二、基本原理

原理上,用户通过电源插座即可实现宽带接入,无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时,利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制,然后在电力线上进行传输,在接收端,先经过滤波器将调制信号滤出,再经过解调,就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。

例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时,开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖,通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号,采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中,实现信号加载和传输。

此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合,此时信号加入后不受电表的磁场干扰,信号分配均匀,受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了,随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小512K。

以此类推当出口带宽足够时,随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量,就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱,分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路,此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰,信号分配均匀,受电源总负荷变化的影响力小,最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

三、电力线上网的优势

1、组建成本低、覆盖范围广电力线是覆盖范围最广的网络之一,这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落,为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说,电力网络是现成的,不需要重新建设,所以应用PLC技术的投资比较小,也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入,然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样,每个房间的电源插座上,只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势,但对多个用户(小区用户)或商业用户群很具价格优势。

2、高速率从技术性能的角度来看,ADSL的下行速度为8MB/s,HFC为10MB/s,PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间(通过升级设备可达100Mbps或更高),国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用,而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备,不用烦琐的拨号过程,接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落,只要连接到房间内的任何电源插座上,就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。

4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说,只要购置一或两只“电力猫”,一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口,另一只就可以在室内任何一个电源插座上,然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了,在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换(NAT)和动态地址分配(DHCP),再在每个用户端配置一个电力猫,便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然,更多情况下,是ISP在进行电力布线时,已选用了“电力路由器(PLCRouter)”,其亦能实现内置网络地址转换(NAT)和动态地址分配(DHCP),让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

四、电力线上网存在的问题

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式,电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍,多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗,以及刚才提到的多路延时散射。另外,FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言,在利用电力线作为传输媒介的通信过程中,主要存在着以下几个不利因素:

1、可变的信号衰减和电力线阻抗信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下,电力线阻抗可小0.1Ω,但在另外的条件下,它又会增大到100Ω左右;同样,信号衰减在多数情况下都小于55dB,但有时又可高达100dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。

2、阻抗调制阻抗与时间也有一定关系。一般而言,在交流波形中,信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗,这个现象可以通过电源的操作来作一些解释:如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话,则通过变压器,整流器就会与电源的低阻抗电容相连,从而导致了此时具有较低阻抗的状态。

3、脉冲噪声(Impulse-Noise)脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点,因而对于载波信号传输的影响相当大,不仅会造成信号的误码率(PER)高,使得接收装置无法对信号进行正确的纠错;另外,它还有可能使接收设备内部产生自干扰,严重影响整个系统的工作。所以,对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。

4、等幅振荡波干扰(Continuous-Wavejamming)等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品,其工作频率都在100~300kHz之间;而后者(如电源开关等)产生的主谐波频率也都在50kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围,因而,这种干扰所占的比重也是较高的。

五、电力线上网前景

可以相信,在不久的将来,随着电力线上网技术的应用,有电的地方就能接入因特网,真正意义上的全球互联将会实现。

参考文献:

[1]乔维德,.对电力线上网技术的应用研究及分析.江苏电器,2006,(02)

电力线数范文篇8

【关键词】：PLC；宽带接入；电力路由器

一、电力线上网概述

经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、娱乐等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户，接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外，一些新的互联网接入方式不断推出，其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。

电力线上网（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座，通过电力线路构建高速因特网，实现数据、语音和视频等多业务的承载，最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。

二、基本原理

原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。

例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。

此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小512K。

以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

三、电力线上网的优势

1、组建成本低、覆盖范围广电力线是覆盖范围最广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落，为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说，电力网络是现成的，不需要重新建设，所以应用PLC技术的投资比较小，也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。

2、高速率从技术性能的角度来看，ADSL的下行速度为8MB／s，HFC为10MB／s，PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。

4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLCRouter）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

四、电力线上网存在的问题

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍，多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗，以及刚才提到的多路延时散射。另外，FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言，在利用电力线作为传输媒介的通信过程中，主要存在着以下几个不利因素：1、可变的信号衰减和电力线阻抗信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下，电力线阻抗可小0．1Ω，但在另外的条件下，它又会增大到100Ω左右；同样，信号衰减在多数情况下都小于55dB，但有时又可高达100dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。

2、阻抗调制阻抗与时间也有一定关系。一般而言，在交流波形中，信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，这个现象可以通过电源的操作来作一些解释：如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话，则通过变压器，整流器就会与电源的低阻抗电容相连，从而导致了此时具有较低阻抗的状态。

3、脉冲噪声（Impulse-Noise）脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率(PER)高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错；另外，它还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。所以，对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。

4、等幅振荡波干扰（Continuous-Wavejamming）等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品，其工作频率都在100～300kHz之间；而后者（如电源开关等）产生的主谐波频率也都在50kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围，因而，这种干扰所占的比重也是较高的。

五、电力线上网前景

可以相信，在不久的将来，随着电力线上网技术的应用，有电的地方就能接入因特网，真正意义上的全球互联将会实现。

参考文献：

[1]乔维德,.对电力线上网技术的应用研究及分析.江苏电器,2006,(02)

电力线数范文篇9

关键词：家庭网络电力线载波通讯以太网PowerPacket

随着科技的进步，网络已经开始涉及人们生活的方方面面。将网络延伸到家庭，实现家庭网络化、家用电器的上网和家庭的智能化等，越来越受到国内外众多公司和开发商的关注并已成为网络技术发展、竞争的又一新目标。家庭电器、各种家庭设备和计算机之间互联，实现Internet的接入是未来家庭网络的发展趋势。

1家庭网络的实现技术

家庭网络的提出已有多年。目前国际上比较成熟和流行的有几种解决方案都基于不同的物理媒介，实现家庭内部的网络互联，具有各自的特点和不足之处。

（1）NoNewWire：电话线、电力线。

（2）NewWires：以太网、光纤、USB、IEEE1394。

（3）Wireless：家庭射频、蓝牙技术、无线以太网（IEEE802.11）。

电话线和电力线技术，在构建家庭网络中，因安装方便、维护简单、成本低等特点被许多家庭网络设备制造商看好。但是由于电话线、电力线不是专门为信号传输设计的，传输质量无法保证，容量受到其他信号的干扰，带宽有限，网络的安全问题很难保证。

以太网、不纤技术是非常成熟的技术。将它引入到家庭网络中，可以保证信号传输的质量。光纤有很高的带宽，对于实现未来家庭网络的多媒体应用有非常大的潜力。但是一般家庭不会在设计时预先辅助设以太网线或是光纤，所以必须在构建网络时重新布线，而且对于需要接入家庭网络的设备，必须要安装在铺设好的信号线附近，安装比较复杂。

无线家庭网络也是目前一种比较好的解决方案，它不需要重新架线，但是带宽和成本的比率很低。

为使家庭网络能真正走进普通家庭，必须在考虑通讯质量的同时。兼顾成本。因此，可以考虑将各种解决方案融合，建立基于不同媒介的家庭网络系统。

目前宽带进入家庭有两种接入方式：ADSL和Ethernet。而Ethernet接入与ADSL相比有更好的扩展性、更高的带宽。目前，中国网通公司就是运用此技术提供宽带服务的。家庭中，如何将Ethernet最便捷和高效地延伸到各个角落是家庭网络要解决的主要问题。在家庭环境下，将电力线作为近距离高速数据传输的媒介来解决这个问题有很大的优势。首先，它在家庭的分布最广、接入容易。在家庭各个房间都安装有电源插座，可以作为网络的接入点。对于需要接入网络的设备放置没特殊要求，凡是需要电源的网络设备就可以通过它的电源插座接入家庭网络。而实现这些只需要在电源插头上接上一个信号的中继装置。其次，成本低、安装方便正是家庭网络所追求的。通过电力线传输信号，不必再辅设额外的通讯线，这点对于刚装修好的家庭尤为重要。最后，它适应多种接口的接入。将接入家庭的Ethernet信号。通过特殊的中断装置传送到电力线上，在家庭网络设备端，通过同样的中继装置再将电力线上的信号还原成Ethernet信号，或是通过建有其它接口的中继装置（如USB接口）将来自电力线的数据从特定接口传给家庭设备（如上网家电），实现家庭设备的互联。此技术中，最为关键的就是不同媒介之间的中继装置。

2网络中继装置的实现

2.1基于电力线的高速信号传输技术

使用Intellon公司的PowerPacket技术，可以实现在电力线上的传输带宽达到14Mbps，而这种技术将来可以在电力线上实现100Mbps的传输速率。这为未来家庭网络向多媒体应用方向发展提供了支持。为实现基于电力线的高速信号传输，Intellon公司采用了其新的专利技术——正交频分多路调制（OFDM）技术。它可以自适应地调整载波频率，避开受干扰严重的频率；多载波同时传输，实现高速的数据传输。Intellon公司新推出的INT5130和INT1000就是采用这种技术的专用于低压电力线信号高速传输的芯片。

2.2实现方案及工作过程

家庭网络组网如图1所示。网络接入服务营运商将10Mbps以太网接到每个家庭，实现宽带到户即Ethernet1段。中继器实现以太网数据包的检测、缓冲和转发，实现两边所连接的不同段的网络状态的传播。通过中继器可以实现用电力线子网将两个以太网段相连接，在任一网段之间实现数据包的透明传输。当Ethernet1上的数据由中继器的以太网端口接收后，中继器将做出判断，缓冲接收到的数据，再从电力线端口发送出去。同时，以太网端口和电力线端口都符合CSMA/CD规范。

中继装置的电力线端有MAC控制，但有别于以太网的MAC。它是一个比以太网MAC更低层次的MAC，如图2所示。它将以太网的MAC包视为数据包，再对它进行一次封装，将电力线MAC的信息封装到新的数据包中，然后在电力线上传输。电力线端口的INT5130中内建有RISC，可以实现以太网数据包的Bridge功能，它使用一种源识别交换（source-awarebridging）技术。当一个节点需要发送以太网包，可以确定这个包的目标点是否在电力线上。如果不在本电力线段，而是需要中继装置进行转发，它会以中继器的地址为目标地址进行发送。在中断装置收到这个包后，会自动判断是否需要处理SA和DA。中继器的INT5130芯片内部有一个地址列表，提供BDA（BridgedDestinationAddress）信息。它把从MII口收到的以太网包的SA和自己的地址（BA）比较，如果不相同，则说明这个包是从其他节点发送的。在图1中可以认为是从Ethernet1段上的节点A发送的，它的SA为SA1，INT5130自动将这个SA1加入到BDA表中然后通过ChannelEstimationResponse数据帧，将它的地址BA和它的BDA表发送给电力线上的其他节点。这样其他节点就知道如果要发送DA=SA1的包就需要向地址为BA的中继装置发送。而在发送前先对这个数据包进行修改，在保留原来SA和DA的基础上，封装进新的DA=BA、SA=本节点地址。这样在中继装置收到后，去掉由电力线上发送节点添加的信息，还原成原来的数据包，再从以太网端口发送到以太风上去。

由于将电力线作为传输媒介，因此每个连接到电力线上的网络设备都可以将收到其他设备发出信号。为解决网络的安全问题，INT5130会将信号加密发送，在接收端再解密。收发双方有相同的密码钥匙才可以互相通讯。而且，一个设备可以有多个密码钥匙，可以通过网络配置这些密码。可以实现同时与不同设备的通讯，而互不干扰。

有了这些技术。INT5130可以实现通过家庭电力线以带宽共计方式接入Internet、Internet应用、PC文件和应用共享、打印机共享、网络游戏等。

2.3中继装置原理与构成

整个中继装置分为三个主要模块：以太网接口模块、电力线接口模块和中央控制模块。以太网接口模块的主要功能是检测以太网段的状态，接收从以太网上传来的数据包并发送从中内控制模块传来的数据。电力线接口功能是检测电力线状态，对于要发送的数据进行加密、调制、放大后发送到电力线上；在接收数据时将根据收到信号的强度自动调节前端放大的增益，自动适应电力线上的环境变化；然后将经过解调和解密，将还原的数据传给中央控制模块。中央控制模块是实现数据交换控制，控制数据键路状态的中心。

中继装置的组成如图3所示。在以太网端，采用一般通用的以太网物理收发器，实现以太网信号的收发。这里可以考虑采用DAVICOM的DM9161，10MB/100MB自适应收发器，完全兼容IEEE802.3MII接口。

在电力线端，采用Intellon公司的INT5130和INT1000套片。它实现电力线上以太网数据帧的传输，内建PowerPacket电力线MAC和电力线收发器、802.3MII接口和其他的算法控制模块。

中继装置的中央控制模块由FPGA实现。这样既可以便于对将来新接口的兼容升级，也考虑到家庭网络的发展迅速，以太家庭网络对于可扩展性的高要求。将中央控制模块放在FPGA中实现，可以实现多种家庭网络通信。如Ethernet-Power-line-Ethernet;Ethernet-Power-line-USB；Ethernet-Power-line-WirelessNet等。

FPGA可以采用Altera公司的ACEX系列或是Xilinx的SpartanII。这两个系列的FPGA容量大、价格低，适合应用在家庭网络产品中。FPGA中需要实现与两个接口模块交互的控制接口，这可以由两个接口状态机实现。由于的接口芯片都采用了MII接口，所以必须在FPGA中实现MII使其与接口芯片实现数据传输和接口控制。中心控制由另一个状态机实现，它接收来自两个接口状态机的输入信号，作出状态判断，然后对相应的接口状态机发送控制信号。它需要实现输入的以太网数据的缓存，然后在判断出是一个有效的以太网帧后，开始向其它端口发送这个数据帧。在发送和接收的同时必须监视接口的状态，如果发生冲突，必须暂停所有的发送，然后开始发送以太网协议中规定的JAM帧，实现冲突的传播，保证在网络上同一个时间只有一个发送者拥有网络。为保证网络的自适应性，可以考虑在接收端发生冲突的概率P>设定值时，将这个端口暂时封闭。这样可以避免另一端的网络受到影响而冲突频繁。在延迟一定时间后，再将这个端口开启。在设计中还需注意数据包不能在中继装置中造成很大的延时，所以中央控制模块要尽可能快地将数据包发送出去。所以当检测到一个有效的以太网数据帧头，就可以开始发送数据。

电力线数范文篇10

经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、娱乐等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户，接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外，一些新的互联网接入方式不断推出，其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。

电力线上网（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座，通过电力线路构建高速因特网，实现数据、语音和视频等多业务的承载，最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。

二、基本原理

原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。

例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。

此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小512K。

以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

三、电力线上网的优势

1、组建成本低、覆盖范围广电力线是覆盖范围最广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落，为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说，电力网络是现成的，不需要重新建设，所以应用PLC技术的投资比较小，也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。

2、高速率从技术性能的角度来看，ADSL的下行速度为8MB／s，HFC为10MB／s，PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。

4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLCRouter）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

四、电力线上网存在的问题

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍，多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗，以及刚才提到的多路延时散射。另外，FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言，在利用电力线作为传输媒介的通信过程中，主要存在着以下几个不利因素：

1、可变的信号衰减和电力线阻抗信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下，电力线阻抗可小0．1Ω，但在另外的条件下，它又会增大到100Ω左右；同样，信号衰减在多数情况下都小于55dB，但有时又可高达100dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。

2、阻抗调制阻抗与时间也有一定关系。一般而言，在交流波形中，信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，这个现象可以通过电源的操作来作一些解释：如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话，则通过变压器，整流器就会与电源的低阻抗电容相连，从而导致了此时具有较低阻抗的状态。

3、脉冲噪声（Impulse-Noise）脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率(PER)高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错；另外，它还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。所以，对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。

4、等幅振荡波干扰（Continuous-Wavejamming）等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品，其工作频率都在100～300kHz之间；而后者（如电源开关等）产生的主谐波频率也都在50kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围，因而，这种干扰所占的比重也是较高的。

五、电力线上网前景

可以相信，在不久的将来，随着电力线上网技术的应用，有电的地方就能接入因特网，真正意义上的全球互联将会实现。

参考文献：

[1]乔维德,.对电力线上网技术的应用研究及分析.江苏电器,2006,(02)

[2]包东智,.电力线上网引领接入新潮.中国电信业,2006,(02)

[3]周光斌,.电力线上网欲说还休.现代通信,2006,(08)