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利用電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸?shù)姆椒?/h1>
2019-10-21 09:27:37陳格相

陳格相

【摘 ?要】物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是人們?nèi)粘I畈豢苫蛉钡囊徊糠郑锫?lián)網(wǎng)是由互聯(lián)網(wǎng)不斷的發(fā)展和演變而來(lái)。所以與互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)更具創(chuàng)新性,這主要因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的核心是用戶(hù)而不是設(shè)備,所以物聯(lián)網(wǎng)比互聯(lián)網(wǎng)的市場(chǎng)需求量大。電力載波通訊是一種利用現(xiàn)有的電力線(xiàn)將模擬型號(hào)通過(guò)載波的方式進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。如果在物聯(lián)網(wǎng)中引入電力載波通訊技術(shù),就會(huì)大幅度的提高信息的傳輸速度。本文主要對(duì)基于電力載波通訊在物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的闡述。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸;電力載波通訊;傳輸方法

目前電力網(wǎng)是所有網(wǎng)絡(luò)資源中的覆蓋面積最大,由于我們?nèi)粘J褂玫碾娏W(wǎng)的終端通常都是以家用電器為主,例如空調(diào)、電燈、電視等,如果電力行業(yè)利用電力載波通訊技術(shù)將電力網(wǎng)的這些終端都納入到物聯(lián)網(wǎng)中,就可以有效的實(shí)現(xiàn)信息的通訊,最主要的是還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的控制,這是電力網(wǎng)最明顯的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。

1、電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)傳輸過(guò)程中遇到的問(wèn)題

物聯(lián)網(wǎng)含義可以分為以下兩種:一、雖然物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)之間有著極大的聯(lián)系,但兩者之間也存在一定的差異,因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)是由互聯(lián)網(wǎng)演變而來(lái)的一種屬于物體間的網(wǎng)絡(luò);二、物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使得任何兩物品之間都可以進(jìn)行信息交換和通訊。目前物聯(lián)網(wǎng)在人們的日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色,尤其是在全球定位系統(tǒng)和紅外感應(yīng)器等傳感設(shè)備中。科學(xué)、合理的運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)不僅可以對(duì)物品進(jìn)行智能識(shí)別和定位,而且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。電力載波是通過(guò)特殊的通訊方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸,傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候主要是利用了電力線(xiàn),電力載波通訊不僅可以滿(mǎn)足很多的特殊要求,而且電力載波通訊的覆蓋面也是所有網(wǎng)絡(luò)資源中最大的一個(gè)。

雖然電力載波通訊具有很多的優(yōu)點(diǎn),但是在實(shí)際使用的過(guò)程還有很多的問(wèn)題需要解決。電力載波通訊之所以會(huì)選擇電力線(xiàn)主要是為了更好的傳輸電能,雖然電力線(xiàn)是電力載波通訊傳輸電能的一種介質(zhì),但僅僅只是一個(gè)附帶,所以目前大部分電系系統(tǒng)基礎(chǔ)所具備的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的功能都還不能滿(mǎn)足實(shí)際的要求,而且信息通訊還會(huì)由于用電設(shè)備自身所產(chǎn)生的電磁波而受到一定的影響,此外,電力線(xiàn)在傳輸電能的過(guò)程中不僅會(huì)發(fā)出很大的聲響,而且傳輸?shù)陌踩阅芤脖容^低。

2、設(shè)計(jì)研究電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸

2.1、設(shè)計(jì)原理

由于電力載波通訊中的電力線(xiàn)在傳輸電能的過(guò)程中會(huì)發(fā)出很大的噪音且傳輸?shù)碾娔芤膊环€(wěn)定,所以通常都會(huì)采用正交頻分復(fù)用技術(shù)來(lái)解決電力線(xiàn)在傳輸過(guò)程中遇到這些問(wèn)題。正交頻分復(fù)用技術(shù)通過(guò)分解通信信道不僅可以保證信息的平穩(wěn)性、。,而且還可以保證信息差U念書(shū)的高效性。正交頻分復(fù)用技術(shù)在電力線(xiàn)運(yùn)輸電能的時(shí)候會(huì)先將通信信道分解為許多個(gè)帶寬很小的子信道,然后這些電能。而且這些信號(hào)通過(guò)這些子信道傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)以平坦性衰落的方式以抵消符號(hào)之間產(chǎn)生的干擾。

在電力載波通訊系統(tǒng)中可以選擇CSMA/CA協(xié)議,這樣可以保證多個(gè)設(shè)備同時(shí)接入電力載波通訊系統(tǒng)的時(shí)候能夠盡可能的減少碰撞。為了提高網(wǎng)絡(luò)的安全,應(yīng)該做好系統(tǒng)的保密工作以使系統(tǒng)更加可靠。

2.2、硬件構(gòu)架

電力載波通訊所使用的電力線(xiàn)調(diào)制調(diào)解器硬件結(jié)構(gòu)主要是由INT5500、INT1200和接收濾波器等組成。INT5500是屬于一種高速電力線(xiàn)IC。INT5500遵循的標(biāo)準(zhǔn)是HomePlug1.0,雖然它可以為用戶(hù)端提供85Mbps的數(shù)據(jù)寬帶,但是啟動(dòng)INT5500的時(shí)候必須要借助FLASH軟件才能完成讀取。

通常硬件結(jié)構(gòu)INT5500的接口設(shè)置兩種;MAC模式和PHY模式。INT1200電力載波通訊中電力線(xiàn)的模擬前端,在 INT1200的內(nèi)部有一個(gè)頻率為50 MSPS的10 bit的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和一個(gè)頻率為100 MSPS的8 bit的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。

硬件結(jié)構(gòu) INT1200內(nèi)部的傳輸部位有一個(gè) TX輸入端口,而在接收端就有一個(gè)可編制的增益控制器,其中接收端的增益控制器的范圍為-6到30分貝之間,增益控制器的間隔為2分貝。

硬件結(jié)構(gòu)接收濾波器的頻率通常是在4到22 MHz內(nèi),接收濾波器有一部分是由 LC電路組成,LC電路主要包括了低通濾波器和至軌的線(xiàn)驅(qū)動(dòng)放大器兩個(gè)部分。硬件結(jié)構(gòu)INT500的PLI中的倍頻電路內(nèi)部必須要符合設(shè)計(jì)的要求。在調(diào)試電路的時(shí)候?yàn)榱颂岣唠娐返墓ぷ餍剩瑒t應(yīng)該將基本電路和濾波電路兩者分開(kāi),最后在進(jìn)行電路調(diào)試的時(shí)候還需要配置適量的、小型的散熱器,因?yàn)樵O(shè)備的功率通常都比較大。

2.3、利用電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)姆椒?/p>

基于電力載波通訊實(shí)現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)構(gòu)架可以大致分為三層:網(wǎng)絡(luò)層、感知層、和應(yīng)用層。其中網(wǎng)絡(luò)層由接入網(wǎng)和核心網(wǎng)兩部分組成,其主要作用是用于傳遞和控制信息等,選擇電力通信網(wǎng)作為傳輸信息的載體,不僅可以確保數(shù)據(jù)的安全性和傳輸?shù)目煽啃裕矣行У奶岣咝畔鬏數(shù)乃俣?感知層又由通信延伸子層和干事控制子層兩部分組成,在設(shè)計(jì)電力載波通訊的物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸構(gòu)架的時(shí)候需要借助于新型的 MENS傳感器和智能采集設(shè)備等,感知層不僅可以采集智能電網(wǎng)中相關(guān)電量信息,而且還可以收集到環(huán)境狀態(tài)和機(jī)械設(shè)備工作狀態(tài)的相關(guān)信息;應(yīng)用層主要是針對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施和中間件等設(shè)備,應(yīng)用層中的基礎(chǔ)設(shè)施既能為物聯(lián)網(wǎng)提供信息,也可以適當(dāng)?shù)奶峁┮恍┵Y源。

通常基于電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一種比較開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò),所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須十分重視其安全性。如果基于電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是邏輯網(wǎng)絡(luò),為了確保設(shè)計(jì)的安全性就需要采用至少兩個(gè)設(shè)備以對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行加密,這樣才能保證信息在傳輸過(guò)程中的安全,無(wú)論是網(wǎng)絡(luò)密碼還是網(wǎng)絡(luò)加密值都應(yīng)該由用戶(hù)自己設(shè)置。為了保證邏輯網(wǎng)絡(luò)的多樣性,那么網(wǎng)絡(luò)加密值就應(yīng)該采用MD5算法進(jìn)行設(shè)置。如果基于電力載波通訊實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是缺省加密值,就會(huì)通過(guò)利用隨機(jī)函數(shù)生成16個(gè)字符,這樣就可以得到一個(gè)NEK。雖然用戶(hù)不能對(duì)NEK值進(jìn)行修改,但是他們可以通過(guò)發(fā)送MAC管理信息去更改NEK碼,更改NEK碼的方法可以設(shè)定為本地修改和遠(yuǎn)端NEK碼加密兩種。如果是采用本地修改的方式更改 NEK碼,那么用戶(hù)可以直接在計(jì)算機(jī)借助 DM客戶(hù)軟件改更改 NEK碼,但是本地修改具有一定的局限性,改方法只能用于本地計(jì)算機(jī)和店里線(xiàn)調(diào)制解調(diào)器之間的信息傳輸,當(dāng)用戶(hù)端通過(guò)軟件工具連續(xù)發(fā)送兩條 MDE信息之后就可以成功更改 NEK碼。如果是采用遠(yuǎn)端NEK碼加密的方式對(duì)NEK碼進(jìn)行加密,用戶(hù)直接連接計(jì)算機(jī)和設(shè)備就可以成功對(duì)NEK碼進(jìn)行加密。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的關(guān)注度愈來(lái)愈高,所以科學(xué)技術(shù)正在茁壯成長(zhǎng),電力載波通訊對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的影響越來(lái)越明顯,尤其是在物聯(lián)網(wǎng)的信息傳輸中,但是目前我們所使用的電力載波通訊技術(shù)還有很多地方都不夠成熟、完善,所以在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候肯定還會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題,因此國(guó)家必須要加大對(duì)電力載波通訊技術(shù)的研究力度,致力于不斷的該項(xiàng)技術(shù)完善。

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(作者單位:長(zhǎng)訊通信服務(wù)有限公司)

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