低壓電力線寬帶載波通訊

該技術(shù)是把載有信息的高頻信號加載于電流，然后利用各種等級的

電力線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻信號從電流中分離出

來，并傳送到電力

線寬帶用戶終端(計算機、電視或電話機和智能電表、開關(guān)、變臺)。

電力線通信技術(shù)(Power Line Communication)出現(xiàn)于20世紀20年代初期。它是利用 已有的低壓配電網(wǎng)作為傳輸媒介，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交換的一種手段。應用電力線通信方式發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送器先將數(shù)據(jù)調(diào)制到一個高頻載波上，再經(jīng)過功率放大后通過耦合電 路耦合到電力線上。信號頻帶峰峰值電壓一般不超過 10V，因此不會對電力線路造成不良 影響。

1、低壓電力線寬帶載波路由合理，通道建設(shè)投資相對較低。

2、低壓電力線寬帶載波通道帶寬較寬，傳輸速率較高，比窄帶載波性能更優(yōu)良。

3、傳輸頻段不受限，帶寬范圍內(nèi)頻段自適應。

4、受外界電力網(wǎng)絡(luò)干擾小，低壓電力線載波干擾頻段限制在1MHz以下，而低壓電力線寬帶載波是建立在1MHz以上帶寬的，低壓寬帶電力載波的基本頻帶為1MHz~20MHz，擴展頻帶為3MHz~100MHz，即可有效避免對外界的干擾。

5、不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞，運用維護應用成本低。

6、在廣闊的范圍內(nèi)遇到干擾信號。如用戶的各種電氣設(shè)備，特別是陳舊的和有質(zhì)量缺陷的電器，會給電力線上傳送的信號帶來干擾。

7、電力網(wǎng)絡(luò)上的阻抗隨負載的變化而會有大幅度的變化，且具有較強的時變性和隨機性。

8、由于存在較強的衰減特性，使得電力線上的各個節(jié)點表現(xiàn)出的性能也不盡相同。

一般而言，要研究電力線載波通信系統(tǒng)的特點，必須了解其信道的阻抗、衰減、噪聲等特性，并針對這些特點擬定相應的編碼、調(diào)制方式，以實現(xiàn)最佳的通信效果。

然而，電力線不是專用通信信道，加之低壓電網(wǎng)負載復雜，負荷的投切毫無規(guī)律性可言，這也造成了低壓電網(wǎng)阻抗、衰減等極強的時變性，同時信道中的噪聲干擾比其他通信信道更加復雜，噪聲會使信號誤碼率增加，通信質(zhì)量降低，嚴重時甚至導致通信完全失效;因此，有必要對電力線通信信道噪聲進行測量并分析其特性。

一般來說電力線上的噪聲分為人為噪聲和非人為噪聲，非人為噪聲是自然現(xiàn)象引起的，如雷電在電力線上引起的噪聲;人為噪聲來自各種電器，電力線自身也可產(chǎn)生噪聲。根據(jù)電力線通信信道噪聲產(chǎn)生的原因和特點可分為如下所示的幾類:

1)高斯白噪聲;

2) 窄帶噪聲;

3) 與工頻異步的周期性噪聲(非倍頻);

4) 與工頻同步的周期性噪聲;

5) 單事件脈沖噪聲。

電力載波通信遠程抄表產(chǎn)品主要包括載波電能表、采集器和集中器，載波通信芯片內(nèi)置于載波電能表、采集器和集中器中，是載波電能表、采集器和集中器實現(xiàn)及時采集、傳輸各用戶的電能表信息的關(guān)鍵。載波電能表、采集器和集中器是載波通信芯片的下游產(chǎn)品。

路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)等)以及工業(yè)智能化(比如各類設(shè)備的數(shù)據(jù)采集)。在技術(shù)上，電力載波通訊不再是點對點通訊的范疇，而是突出開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念，使得每個控制節(jié)點(受控設(shè)備)組成一個網(wǎng)絡(luò)進行集中控制。

1、 寬帶接入

對于"最后一公里"的解決方式來說，無論是Cable、xDSL還是LAN，在線路建設(shè)方面的投入都會遠遠大于電力線通信方式的投入，并且由于需要協(xié)同局端設(shè)備的支持，使得電信運營商的基礎(chǔ)投資較大，而電力線通信系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)不需要大的改造，設(shè)備簡單、易于維護，不但為客戶帶來迅捷的聯(lián)網(wǎng)，而且為運營商帶來巨大的收益。

2、 證券、銀行的交易系統(tǒng)

遍布各處的電力線資源為證券、銀行等金融機構(gòu)提供了簡單、便捷的聯(lián)網(wǎng)和工作方式，無論是海量的交易行情數(shù)據(jù)還是實時性要求嚴格的客戶交易數(shù)據(jù)，都可以通過電力線傳輸，不再需要傳統(tǒng)的網(wǎng)線和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，遍布各個角落的ATM也不再需要昂貴的DDN線路，這一切，使得聯(lián)網(wǎng)成本大大降低，從而降低運營成本。

3、 信息家電和多媒體服務

通過簡單的、基于Web的因特網(wǎng)家電，可以提供Web訪問，這一切不需要PC，不需要網(wǎng)卡，只要有電源插座就可以，另外PLC良好的移動性也為一些SoHo愛好者提供了應用環(huán)境。

4、 智能化小區(qū)和大廈

現(xiàn)在的智能化建筑已經(jīng)實現(xiàn)了5A，但是這些不同的系統(tǒng)自動化需要不同的網(wǎng)絡(luò)支持，給建設(shè)和維護網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)帶來了巨大的壓力，借助PLC技術(shù)，無論是監(jiān)控、消防、安防還是辦公、通信都可以利用電力線實現(xiàn)，便于管理和擴展。

從國內(nèi)電力載波芯片的市場應用結(jié)構(gòu)來看，目前電能管理應用在市場中占據(jù)主流地位，其次為工業(yè)控制、安防監(jiān)控、寬帶網(wǎng)絡(luò)等應用。未來幾年在智能電網(wǎng)建設(shè)需求集中釋放的推動下，以三相/單相載波電能表、載波抄表集中器等產(chǎn)品為主的電能管理市場仍將占據(jù)主要地位;但以"三表合一"、家庭防盜報警為代表的智能家居應用、井下安全保障、LED路燈控制、精細農(nóng)業(yè)、污染檢測等應用為代表的工業(yè)控制應用將逐漸興起。預計2014年電能管理應用的市場份額約為72.5%，工業(yè)控制應用的份額約為16.8%。

國外對于低壓電力線通信的研究起步很早，始于1975年。

低壓電力線通信技術(shù)的研究熱潮可分為以下幾個方面: 電力線的信道特性是制約其技術(shù)發(fā)展的瓶頸，OFDM是下一代的核心技術(shù)，電力線通信組網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)在已成為研究的重點。

從電力線通信應用的角度來看，未來應用于家庭寬帶接入和智能電網(wǎng)的趨勢日益明顯，同時，物聯(lián)網(wǎng)應用的契機也提供了一個合作的平臺，電力線通信系統(tǒng)正在和其他通信媒價一起，組成互補的多通道傳感器網(wǎng)絡(luò)。

·1997年開始研究PLC技術(shù)，主要考慮PLC技術(shù)應用于低壓抄表系統(tǒng)，傳輸速率很低。

·1998年開發(fā)出樣機，并通過了試驗室功能測試。

·1999年在現(xiàn)場進行試運行，獲得了產(chǎn)品登記許可，5月，進行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。

·2000年開始引進國外的PLC芯片，研制出2Mbps的樣機。

·2001年下半年進行了小規(guī)?，F(xiàn)場實驗 沈陽 北京 。

·2003年研發(fā)了國家電力調(diào)度通信中心電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)，進行了低壓配電網(wǎng)電力線高速通信技術(shù)研究。

·2005年完善了電力線通信(PCL)寬帶接入系統(tǒng)。

在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡(luò)已初步形成、多種通信手段競相發(fā)展的今天，低壓電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的主要通信手段之一，仍是電力系統(tǒng)應用區(qū)域最廣泛的通信方式，仍是電力通信網(wǎng)的重要的基本通信手段;從理論研究，到運行實踐，我們都取得了可喜的成效。

(1) 電力線載波無論是在所具有的規(guī)模范圍、裝機數(shù)量還是在從事人員數(shù)量上，都是空前的。低壓電力線載波名符其實地成為電力系統(tǒng)應用最為廣泛的通信手段。

(2) 電力線載波通信綜合業(yè)務能力有了很大的發(fā)展，由過去單獨的調(diào)度電話業(yè)務發(fā)展到為開放電話、遠動、傳真、保護、計算機信息等綜合業(yè)務。

(3) 載波技術(shù)裝備水平有了很大提高，從五六十年代雙邊帶電子管ZDD-I/2、ZS-3等發(fā)展到今天的ESB500、ZDD-27/36等全集成化單邊帶載波機，并推出了數(shù)字式載波機。在一些重大工程中還陸續(xù)引進了一些具有國際先進水平的載波設(shè)備，解決了實際應用中一些國產(chǎn)機暫時無法解決的問題，也為國產(chǎn)機的改進和提高提供了可貴的借鑒。

(4) 理論研究成果卓著。如在頻譜管理上，采用了圖論、地圖色理論和計算機技術(shù)，提出了分段設(shè)計、頻譜分組、電網(wǎng)分段或分區(qū)、頻率重復使用等，并開發(fā)出了軟件包，可實現(xiàn)用計算機進行設(shè)備管理、頻率管理、新通道設(shè)計和舊通道改造、插空安排設(shè)備等。為適應現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式電力線載波機的開發(fā)研制也取得了實質(zhì)性的進展。此外，傳輸理論、組網(wǎng)技術(shù)等方面的研究也不斷有新的進展。

低壓電力線寬帶載波(Low voltage broadband power line carrier communication--LVPLC)通信是利用低壓電力配電線(380/220V用戶線)作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。

低壓電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。 該技術(shù)是把載有信息的高頻信號加載于電流，然后利用各種等級的電力線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻信號從電流中分離出來，并傳送到電力線寬帶用戶終端(計算機、電視或電話機和智能電表、開關(guān)、變臺)。低壓電力線從來就不是一種理想的通信介質(zhì)，但隨著技術(shù)的不斷進步，特別是調(diào)制技術(shù)及微電子技術(shù)的發(fā)展，使得低壓PLC的實用化成為可能。

因為它最大的特點是依靠已經(jīng)布好的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)進行信號傳輸?shù)模恍枰硗饧茉O(shè)通道，成本很低。但受外界信號干擾和噪聲的影響很大(電力線中負載變化很大并且很復雜，諧波干擾很嚴重)。