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电力线通信技术的发展动向

2/14/2005来源:通信电源人气:8305

电力线通信技术的发展动向(吴同) 发展动向 电力公司的本地配电子网具有广大的布线结构,既可传送电力,也也可作为通信媒体,包括 Internet。 在20世纪80年代以前,交流电源线除输电外,仅用于简单的低速数据通信,如电表读数、负 荷控制等。低速数据通信的应用的应用限于低压配电变压器的内侧,第五配电变压器需安置集中 器,通过PSTN、光纤或无线电设备而传送。在欧洲,第一配电变压器为数百信居住点服务,而在 美国仅为4-6个居住点,因而电表自动读数技术最早用于欧洲。随着美国1996年电信法案的放宽 管制,电力部门得以经营通信业务,美国4-6个家庭公用一电杆上的变压器就可提供以下的业务: 本地电话接入、Internet接入,电表、水表、煤气表读数,电力负荷管理,盗警、火警监测等。 用交流供电线作为通信媒体所遇的难题是交流噪声对数据的损害以及信号的衰减,近年来这些问 题已得到解决。参照开放系统互连参考模型,采用三层的分层设计方案,以最优化的设计使电力 线的不利环境利以克服。采用高度集成的芯片组可以很容易地实现这简化的三层体系结构,其底 层包含物理层,低层链路协议,和媒体访问控制(MAC)子层,可补偿电力线的任何危急状态。 第二层为数据链路控制,最高层为应用层。 1、电力线物理 美国FCC的通信规程允许以535-1075MHz作为电力线通信频段。过去的电力通信用MODEM来调 制50-500KHz的载波频率,采用移频链控(FSK)或移幅键控(ASK)。当电器插入或拔出电源插 座时,这类电力线通信MODEM需经常加以调整,以调节信号的衰减和噪声。一般说来,扩频系统 具有良好的抗电力线噪声性的噪声和频率衰减等影响而产生了信与同步问题。在物理层中采用了 独特的扩频技术提供了快速同步,使电力线通信成为高速、可靠、实用,使数据以连续序列的比 特传输于短帧之中。物理层也介入快速的均衡作用,使接收信号所受到的噪声和频率衰减得到补 偿。 2、可靠的低层链路协议 数据链路协议层具有三项关键的特性,使这种大型、多节点网络能可靠地运行于电力线。首 先,该链路协议将用户发出的较长信息包折成较短的电力线帧。对于电力线传输来说,短帧是必 要的,因为传输愈长所受到的损伤也就越大。其次,该链路协议提供了可靠的纠错与检错,当收 到帧时就对其中的数据进行检测,并确定应重发的帧。第三,该链路协议提供自适应均衡,由于 电力线上的噪声和衰减以千毫的数量级时刻变化,如不及时补偿,信号就将丢失。 3、媒体访问控制(MCA)子层 媒体访问控制子层采用MAC算法,专用线所用的MAC算法不能转移到电力线。令牌传递是适用 于电力线的方案。在电力线上,噪声与信号之间的区分是比较困难的,令牌传递可在噪声环境下 保证节点间三万握手的可靠传送而不致丢失令牌。由于每一节点的位置各不相同,每一节点在不 同的噪声和衰减情况下“听”传输。有此可能,某些站点遗失一次传输,而另一些站点则“听” 传输。在令牌传递中,节点在未获得令牌之前不能传送,因此在任一节点传输时其它各节点不可 能发送。 运用前景 在当前,电力线通信技术以得到多种应用,如销售点(POS)网路,自动储货机监视,以及 冷藏集装箱洋货运通讯的一种ISO标准。以上这些表明了以电力线作为高速通信媒体的价值,这 种通信技术仅向用户提供便于搬移的设备,就可免除了装设专用通信线路的费用和麻烦。 供个人计算机的电力线通信网路技术产品即将问世,其速率与Ethernet相似,这将给居民提 供高速Internet接入而不象其它的ISP那样需要巨大的基础结构投资,从而开创了一项新的商业 领域。 摘自《通信机世界》