低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用研究

陳錦偉

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司）

低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用研究

陳錦偉

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司）

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得人們的生活方式有了很大的改變，尤其是對(duì)通信技術(shù)的應(yīng)用，越來(lái)越向著高效、快速、穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。而低壓電力線載波通信技術(shù)作為目前較常使用的一種通信技術(shù)也受到人們的廣泛關(guān)注和重視。本文簡(jiǎn)要分析低壓電力線載波通信技術(shù)的相關(guān)情況，并就其當(dāng)前的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，以期更好的推動(dòng)和促進(jìn)我國(guó)電力通信行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

低壓電力線；載波通信技術(shù)；應(yīng)用

目前，在眾多的信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，電力線網(wǎng)絡(luò)是其中覆蓋最廣的網(wǎng)絡(luò)，對(duì)信息通信行業(yè)的未來(lái)發(fā)展具有極大的價(jià)值和作用。經(jīng)過(guò)近百年的研究和發(fā)展，目前國(guó)外的電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但我國(guó)由于對(duì)此的研究起步較晚、時(shí)間較短，再加上國(guó)內(nèi)的具體國(guó)情需要，導(dǎo)致對(duì)電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用還不十分理想。因此，需要政府及社會(huì)各相關(guān)行業(yè)相互促進(jìn)、相互配合，不斷加強(qiáng)和深入對(duì)電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究，以便更好的提高這一技術(shù)在我國(guó)通信行業(yè)中的應(yīng)用效果。下面，文章就低壓電力線載波通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單總結(jié)和分析，并探討和研究其在我國(guó)目前的應(yīng)用發(fā)展情況，從而更好的提高低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用水平和效果，推動(dòng)我國(guó)電力通信行業(yè)不斷向著現(xiàn)代化、信息化、高效化、經(jīng)濟(jì)化的方向邁進(jìn)。

1 低壓電力線載波通信技術(shù)的概述

1.1 低壓電力線載波通信技術(shù)的定義

低壓電力線載波通信技術(shù)，簡(jiǎn)稱PLC（Power Line Carrier），主要指的是以220V或380V的低壓配電線當(dāng)作傳輸媒介，對(duì)信息數(shù)據(jù)或語(yǔ)言數(shù)據(jù)等進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信方式。

低壓電力線載波通信技術(shù)借助原有的電力線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不需要進(jìn)行再次的重新布線，因此具有成本低、覆蓋廣、見(jiàn)效快、不易受破壞等優(yōu)勢(shì)，是目前覆蓋范圍最廣也是最為普遍的一種信息通信網(wǎng)技術(shù)。

1.2 低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的信道特性

低壓電力線同傳統(tǒng)的傳輸介質(zhì)（光纖、同軸電纜、雙絞線等）不同，屬于非均勻分布性質(zhì)的傳輸線，具有非常復(fù)雜的信道特性。具體表現(xiàn)在：

（1）低壓電力線路存在較小的阻抗，并且隨著時(shí)間以及信號(hào)頻率的其阻抗也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因而影響到載波信號(hào)的衰減情況；

（2）低壓電力線路屬于時(shí)變系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的多徑效應(yīng)，容易導(dǎo)致信道出現(xiàn)頻率選擇性衰落以及時(shí)間彌散性衰落；

（3）低壓電力線路中信號(hào)的衰減情況同頻率以及傳輸距離等具有較為密切的關(guān)聯(lián)性，即頻率越高、傳輸距離越遠(yuǎn)，則信號(hào)的衰減程度越大；

（4）低壓電力線路中的噪聲和干擾信號(hào)較多。

1.3 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的原理分析

一般來(lái)說(shuō)，低壓電力線載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成主要可以分為三大部位，即低壓電力線部分、管理中心部分以及終端設(shè)備部分。低壓電力線載波通信系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，其信號(hào)傳輸媒介為低壓電力線，通過(guò)它將信號(hào)在主控計(jì)算機(jī)與終端設(shè)備之間進(jìn)行單向或雙向的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)通信目標(biāo)。具體運(yùn)行原理為：終端設(shè)備首先對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總和處理，而后對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，使之符合電力線的信號(hào)傳輸要求。而后，利用耦合電路將信號(hào)傳輸?shù)诫娏€上進(jìn)行二次傳送。在信號(hào)傳輸過(guò)程中，管理中心會(huì)根據(jù)信號(hào)的衰減情況對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理和解調(diào)，避免信號(hào)衰減過(guò)大。之后，利用串口或GPRS方式將處理過(guò)的信號(hào)傳輸至主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行下一步的處理和分析。詳見(jiàn)圖1。

2 低壓電力線載波通信技術(shù)的類型

低壓電力線載波通信技術(shù)的類型較多，目前，常見(jiàn)的載波通信技術(shù)大體可以分為以下幾種，即：

2.1 自動(dòng)中繼技術(shù)

主要指的是將通信中繼器均作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)通信線路不暢或通信距離過(guò)長(zhǎng)時(shí)，將需要進(jìn)行中繼處理的信息數(shù)據(jù)包利用中繼器進(jìn)行接收，在解碼之后進(jìn)行暫時(shí)存儲(chǔ)，待全部信息數(shù)據(jù)均自發(fā)送方發(fā)送完畢后，利用總線空閑進(jìn)行存儲(chǔ)信息數(shù)據(jù)包的二次發(fā)送，以便更好的保證通信的完整性和準(zhǔn)確性。這種通信技術(shù)能夠有效提高信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果，避免信號(hào)因中途衰減而造成傳輸失敗，有效降低了誤碼率的發(fā)生。

圖1 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖

2.2 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)

簡(jiǎn)稱DSSS技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣的一種低壓電力載波技術(shù)。它主要指的是在發(fā)射端將信號(hào)通過(guò)高速率的擴(kuò)頻序列進(jìn)行擴(kuò)頻發(fā)射，并在接收端通過(guò)相同的擴(kuò)頻碼序列對(duì)信號(hào)實(shí)施解擴(kuò)，以便將其還原成原有的信號(hào)數(shù)據(jù)的一種通信技術(shù)。這種通信技術(shù)具有良好的抗干擾性，對(duì)多徑干擾的抵抗能力較強(qiáng)，不容易被截獲，并且對(duì)其它電臺(tái)的干擾性較小，能夠進(jìn)行同頻工作以及多址通信。

2.3 鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)

主要指的是利用信號(hào)變形技術(shù)將所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為“能量密度”鏈節(jié)模板，而后通過(guò)FM（窄帶調(diào)頻）載波將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送。接收方在收到信號(hào)模板后，若能夠順利進(jìn)行信號(hào)識(shí)別，則表明信號(hào)傳輸成功，而后進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)復(fù)制、還原等工作。若不能夠進(jìn)行信號(hào)的正確識(shí)別，則需要原發(fā)送方進(jìn)行再次發(fā)送，直至接收方識(shí)別成功。鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)窄帶雙工數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離、低成本通信，對(duì)高畸變、高干擾環(huán)境的抵抗能力較強(qiáng)，能夠有效確保信號(hào)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

2.4 多載波碼分復(fù)用技術(shù)

簡(jiǎn)稱MC-CDMA技術(shù)，主要指的是在CDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上引入OFDM技術(shù)的一種通信傳輸技術(shù)。即對(duì)發(fā)送信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻處理后，將其調(diào)制到對(duì)應(yīng)的子載波上，而后經(jīng)信道進(jìn)行擴(kuò)頻信號(hào)的傳輸。接收方在收到信號(hào)后，要首先對(duì)其進(jìn)行OFDM解擴(kuò)、解調(diào)以及并串變換等處理，以便將擴(kuò)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為原有信號(hào)。多載波碼分復(fù)用技術(shù)的頻帶利用率以及抗干擾能力均極高，能有效保證信號(hào)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，避免信號(hào)的衰減，從而更好的確保信號(hào)數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌⑼〞场?/p>

3 低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用分析

目前，低壓電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于人民的日常工作和生活中，并且隨著我國(guó)電力網(wǎng)絡(luò)的不斷擴(kuò)大，其低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用覆蓋范圍也越來(lái)越廣，成為我國(guó)當(dāng)前應(yīng)用最為普遍的一種電力通信技術(shù)。其應(yīng)用情況具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，具體包括：

3.1 低壓電力線載波通信技術(shù)在自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國(guó)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始推行自動(dòng)抄表技術(shù)，但發(fā)展相對(duì)緩慢。直到2006年開(kāi)展引入低壓電力線載波通信技術(shù)才使得自動(dòng)抄表行業(yè)邁入迅速增長(zhǎng)的階段。電力載波抄表推動(dòng)我國(guó)的自動(dòng)抄表行業(yè)進(jìn)入黃金發(fā)展階段，使自動(dòng)抄表技術(shù)在社會(huì)日常生活中成為可能，極大的縮小了時(shí)間和空間對(duì)抄表工作的限制，有效提高了電能數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和具體性，不僅為電力管理部門提供了更加及時(shí)、詳盡、準(zhǔn)確的電能數(shù)據(jù)，也讓用戶能夠隨時(shí)、自主的進(jìn)行用電查詢。

3.2 低壓電力線載波通信技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用

目前，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)這些高科技產(chǎn)品的應(yīng)用和需求也越來(lái)越高，尤其是智能化小區(qū)概念的推出，使得人們對(duì)管理自動(dòng)化、安全自動(dòng)化、通信自動(dòng)化的居住環(huán)境日漸的向往。而低壓電力線載波通信技術(shù)的引入，在很大程度上為智能化小區(qū)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和可能。目前，以低壓電力線載波通信技術(shù)為核心基礎(chǔ)，結(jié)合其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)研發(fā)出了能夠應(yīng)用和滿足于智能化小區(qū)要求的各項(xiàng)管理服務(wù)系統(tǒng)，包括停車場(chǎng)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)（水、電、氣）、共信息顯示系統(tǒng)、供應(yīng)管理系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防盜及消防報(bào)警系統(tǒng)以及室外監(jiān)控系統(tǒng)等。將這些低壓電力線載波通信系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、合理、系統(tǒng)的布置規(guī)劃，能夠有效實(shí)現(xiàn)為小區(qū)居民在日常生活各個(gè)方面的自動(dòng)化、智能化管理服務(wù)。詳見(jiàn)圖2。

圖2 智能化小區(qū)各類低壓電力線載波通信系統(tǒng)圖

3.3 低壓電力線載波通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

目前，隨著智能技術(shù)的不斷推廣和普遍，各種智能化家居設(shè)備、儀器也不斷涌現(xiàn)。而利用低壓電力線載波通信技術(shù)，能夠研發(fā)出智能化的家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即通過(guò)電腦將居民住宅內(nèi)存在的各類微控制器（如電視、冰箱、空調(diào)、燈具、微波爐、熱水器等）相互連接起來(lái)，使之形成一個(gè)完整的家庭網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家用設(shè)備電器的智能化、遠(yuǎn)程化控制和管理。由于這種智能家庭網(wǎng)絡(luò)不需要進(jìn)行信號(hào)線的重新布設(shè)，因而對(duì)人們住宅內(nèi)的原有家具及環(huán)境不會(huì)造成破壞，且安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、造價(jià)較低，能夠有效保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，從而能夠有效滿足人們對(duì)智能化生活的向往和要求。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，低壓電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)成為電力通信行業(yè)中的熱點(diǎn)技術(shù)和討論課題，這也使得低壓電力線載波通信技術(shù)成為當(dāng)前以及未來(lái)最具有利用價(jià)值和應(yīng)用前景的通信技術(shù)之一。因此，我國(guó)電力行業(yè)也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)低壓電力線載波通信技術(shù)的深度研究，積極推廣和應(yīng)用低壓電力線載波通信系統(tǒng)，從而不斷提高低壓電力線載波通信技術(shù)在我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用價(jià)值，進(jìn)而有效促進(jìn)我國(guó)通信行業(yè)的高效、經(jīng)濟(jì)、安全、智能、可持續(xù)發(fā)展。

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TM73

A

1004-7344（2016）21-0093-02

2016-7-10

陳錦偉（1973-），男，廣東廣州人，助理工程師，學(xué)士，主要從事通信工程建設(shè)工作。