飛機電力線載波數據通信技術分析

龍婷婷+關進金++劉娜

摘 要：電力線載波數據通信是利用工頻電能傳輸路線作為其傳輸媒介的一種通訊方式，是電力系統所特有的通信形式。隨著科技的不斷發展，飛機機載機電系統所需傳輸的信息資源在不斷增大，將飛機機電系統視為整體，并利用機載供電網絡進行信息數據的通信，已經成為機載設備的重要發展方向。文章闡述了飛機電力線載波數據通信技術概論與特性，對飛機電力線載波數據通信技術進行分析。

關鍵詞：飛機；電力線載波數據通信；技術分析

隨著我國通信科技技術方面的迅猛發展，電力線載波數據通信技術（PLC）應運而生，作為電力系統中所特有的通訊技術形式，在其商業領域，利用PLC能夠實現實時、高效的數據資源通信，有著較高的可靠性與安全性，使用更加方便。隨著科技發展，飛機的機載機電系統所要傳輸的信息資源開始不斷地增多，信息傳輸的共享性與實時性變得至關重要，機上的多種機電設備對于保障飛行運行安全有著至關重要的意義，而在飛機機電系統中使用PLC技術，是我國飛機設備向著全電、多電機載系統發展的重要表現。

1 飛機電力線載波數據通信技術概論

電力線載波通信是利用電力線路作為通信的信道，將信息資源的信號調制在一個高頻載波上進行傳輸的通信方式。PLC系統主要由電力線載波機、耦合裝置以及電力線路組成[1]，載波機主要是對用戶所要傳輸的原始信號進行調制，將其調制為適用于電力信道的高頻信號，并在接收端將其轉換為原始信號，充分滿足了通信的質量要求。PLC在飛機機載系統中的應用，能夠使得飛機的電力通信整體效果良好，飛機中機載設備其用電波動進一步降低，且保證數據的安全性與可靠性。

2 飛機電力線載波數據通信的特征

2.1 優點

（1）投資較少。飛機電力線通信系統不需要進行額外的布線，可以實現一線兩用的效果，有效降低了使用成本，并易于維護。（2）能夠組建與家庭局域網類似的飛機局域網絡。通過飛機電源插座的設置，能夠將飛機中電子設備網絡連接，實現飛機通信系統中信息資源的實時共享。（3）傳輸的速度高。電力線是通信整體線路的傳輸通道，通過擴頻或者OPDM的調制技術加持，并給予使用頻率的不同，可以達到3到10Mbps[2]。（4）飛機電力線通信穩定性比較好。PLC在飛機機載系統中的應用，能夠使得飛機的電力通信整體效果良好，飛機中機載設備其用電波動進一步降低，且保證數據的安全性與可靠性。飛機在其自然的運行環境中，其電源系統的電壓變化總量的交流電源是115V左右，其直流電源在28.5V左右，機電設備的饋電線整體壓降小于8V，三相電壓的位移小于120°，總體的電壓諧波分量將小于5%。（5）屏蔽性好。飛機整體外殼架構實際上已經起到了屏蔽罩的作用，再加上飛機通常在距離地面較遠的對流層以上運行，能夠較大程度降低那些非人為干擾的情況。

2.2 缺點

（1）噪聲干擾。噪聲主要是因為機電設備所連接的電源電力線用電所導致的，這些較強的噪聲將會直接影響信息資源的整體傳輸質量，噪聲類型有脈沖噪聲、白噪聲以及周期噪聲等，并且這些噪聲的干擾無法在運行過程中進行避免。（2）低壓PLC使用哪一種數據的編碼進行通訊，其載波的中心頻率選擇、注入耦合以及電路都將直接決定著通訊整體質量水平的高低。

3 飛機電力線載波數據通信技術分析

3.1 飛機電力線載波通信系統的網絡結構

飛機的機載設備是保證其運行與飛控系統安全性的一系統基本性機電系統，包括飛機電源系統、燃油管理、剎車、救生、液壓能源以及應急動力系統等。為了能夠對分別在飛機各處的機電設備信息資源實現貢獻，達到各個機電設備的相互協調，就必須實現機電設備的綜合性管理與控制，PLC技術在其中的應用十分有必要。飛機PLC系統其網絡結構主要有兩層，即物理層（PHY）與數據的鏈路層（DLL），其中的DLL主要是將飛機相鄰站點之間的信息正確性傳輸，使得噪音與干擾項的數據通道成為一種近似無差錯的數據通道。DLL在其邏輯數理方面又可細分為邏輯鏈路子層（LOGIC LINK CONTROL）與介質的訪問控制子層（MAC）[3]。

邏輯鏈路控制子層其主要功能為：（1）數據鏈路的拆除與建立工作，包括收發關系確定、同步地址的確認等。（2）信息資源傳輸，有信息格式、編碼、數量、信息流量的調節與接受認可程度等。（3）傳輸差錯的控制，包括對信息的丟失、失控與重復等控制與防止。（4）對異常情況的處理，對飛機中信息出現的異常情況進行實時監控并在第一時間進行處理。在協議中對運行中的異常狀況進行故障維修處理與恢復。

介質訪問控制子層的主要功能：（1）對于來自LLC層的信息數據進行接收。（2）將飛機機電設備的網絡媒體使用時間與方式進行實時控制，保證信息傳輸的高度安全性。（3）對接收到的數據信息進行整理并添加相關控制信息，將其下傳到物理層級中。（4）接收來自與物理層級的數據幀。（5）檢驗數據幀中的信息資源并對其進行控制。（6）將數據幀解開，并去除其控制層面，并實現數據向LLC層的傳輸。

物理層的PHY這一功能是向機電系統提供數據鏈路的實體連接，并進行物理連接的維持與釋放有關電氣與機械方面的規程與功能。總的來說，物理層的問題就是在考慮資源在通信信道方面的傳輸問題。

3.2 擴頻載波通信技術

拓展頻譜的通訊技術是近些年來發展較為快速的技術，在飛機的通信中有著較為廣泛的使用。擴頻技術是將要傳輸的數據拓寬到信息帶更寬的頻帶中，通過其接收端口的操作，將信息接收恢復到信息帶寬。擴頻通信是利用一種隨機編碼對進行傳輸的信息資源進行相關調制，然后通過頻譜的拓展傳輸，在接收端可利用同樣的編碼進行解讀處理。

3.3 正交頻分復用技術

正交頻分復用（OFDM）是一種多載波的調制技術，通過信道中相互重疊的子信道進行數據信息的有效傳輸。此項技術能夠實現原有信號資源的多項分解，通過多個子信號的分類調制多個子載波，然后進行信息的統一發送，在其接收端口進行數據的有效合并，大大提升了數據的整體傳輸速率。并行傳輸的數據資源可以通過拓展多信息號效率進行脈沖干擾噪聲的有效抵抗，將所要傳輸的串行信息進行串并轉換，然后以基帶形式利用IDFT進行信息調制[4]，在接收端口，可對接收到的信號進行相關技術處理，使其轉換為原有基帶信號。OFDM這一技術有著較強的抗干擾性能與高效寬帶利用效率，能夠實現飛機各部分信息的靈活性傳輸，并按其本質將其分解到不同載波頻帶中，以充分克服窄帶干擾與頻率表的衰落問題[5]，其前向的糾錯碼技術也可以有效克服脈沖噪聲的干擾，是現階段飛機高速信息傳輸的理想技術選擇，與信道編碼和交織技術的有效結合能夠實現通信的高效性。

4 結束語

在現階段數字信息的傳輸都是經過電纜、光纜等物理通道實現的，有著較多的劣勢。利用現有的電力線載波通信能夠實現線路的投資與維護成本。隨著我國機電設備一體化的發展，電子線載波數據通訊已經達到了一個較高的水平，其在飛機的機電設備整體化應用，能夠實現數據總線技術與多處理機技術的統一管理，是機載設備的重要發展方向。

參考文獻

[1]曾萍，黃梓瑜，李仕彥，等.低壓電力線載波通信系統設計[J].物聯網技術，2012，12（03）：56-58.

[2]孔思豪.電力線載波通信技術的發展和應用[J].企業技術開發，2013，20（09）：129-130.

[3]呂振肅，雷錫社，劉敏.低壓電力線通信技術及其應用[J].甘肅科學學報，2010，04（11）：28-34.

[4]孫海翠，張金波.低壓電力線載波通信技術研究與應用[J].電測與儀表，2010，08（03）：54-57.

[5]戚佳金，陳雪萍，劉曉勝.低壓電力線載波通信技術研究進展[J].電網技術，2010，05（13）：161-172.