窄带电力线通信技术-longsy
1.窄带电力线通信技术：
1）中压窄带载波一般采用10-500KHz频段
2）速率150-2400bps，采用OFDM调制可达100kbps以上
3）传输距离较长，架空线路距离大于10km
4）调制技术FSK、PSK，新型技术采用OFDM
近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家企业专注于技术开发和应用，采用
的技术主要有扩频加窄带频移键控（FSK）、扩频加窄带相移键控（PSK）、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路
灯控制等领域均有大规模的应用。
国内比较主流的低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如错误！未找到引用源。所示：
表 1国内比较主流的低压电力线窄带载波应用现状
除了以上低压电力线载波通信方案，近两年在国家电网集中招标中也出现过100kHz、175kHz、300kHz
等多种频率方案，由于大部分通信厂家采用各自的企业标准，频率选择、调制方式、传输技术及组网技
术各有特点，难以实现互操作问题。
国内窄带电力载波通信技术发展现状
一、国内现有载波通信技术特点
现有的低压载波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI标准、
芯片技术等方面来分析。
1.调制方式与传输速率
目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有：直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM 等。此外，跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。
国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中
东软为FSK，15 位直序列扩频通信；
福星晓程DPSK 63 位直序扩频；
弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输；
鼎信为二进制连续相位移频FSK，过零同步、分时传输。
上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。
目前这四家中，传输速率分别为：
弥亚微，同时提供200、400、800、1600bps四种可变速率；
东软：330bps；
福星晓程：250/500bps；
鼎信：100bps。
按照现阶段现场实际应用状况来看100至500bps速水平仅能用于普通抄表功能，如果涉及到远程控制（断送电）和管理功能则需要提供更高速率保证。
2.通信频率
关于通信频率，在美国由联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；在欧洲由欧洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献，目前全球AMR系统均采用该频段标准。
国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为2家，分别是福星晓程120KHz和弥亚微57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三种可选。
3.通信功率及EMI指标
国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减，均采取加大通信传输功率等做法。在实际产品化的过程中，基本上做到3W至5W，有的电表厂甚至做到了8W，这种做法是绝对不可取的。
首先，这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损，造成大量的能源浪费，这也有悖于国网公司上集抄系统的初衷；
其次，如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境，我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者，现在却也能成为最大的制造者。
就目前研究了解的情况，国内只有弥亚微的载波芯片Mi200E采取低功耗设计。其发送信号时的功率仅为0.4W，在保证可靠的通信性能的同时该芯片EMI等相关指标满足欧洲标准。
4.芯片技术
严格意义上讲，国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业，像东软和鼎信均是采用MOTROLA的MC3361＋单片机通过软件完成物理层、MAC层、网络层的模式。其优点是降低了研发难度，但该模式会导致其核心技术（相关软件）容易泄密或被解密，安全性值得探讨。福星晓程和弥亚微均是完全自主开发的载波通信芯片产品。
二、国内载波芯片产品分析
青岛东软
该公司是国内较早对低压载波进行投入的厂家，目前市场分额较大。
主要产品主要特点是：采用FSK调制方式，信号频率为270K；软件相关器和匹配滤波器，63位码序列，码速率20.8k波特；自适应数字信号处理和模糊处理技术，具备前向纠错功能；帧中继转发机制，支持3级中继深度。
但东软的载波方案不满足相关国际标准，通信模块的EMI特性难以满足，会对电网带来比较大的谐波干扰。同时，由于使用MC3361＋单片机的模式，载波方案的集成度不高。同时由于外置功放的使用，外部分立元器件一致性问题的影响，带来调试，安装，现场施工的一系列问题，从而会对集抄系统的稳定性，可靠性带来影响。
福星福星晓程
福星晓程于2000年前后推出载波ASIC芯片，其集成度比东软的要高，在国内的份额同东软差不多。其产品PL3105 采用的是PSK调制直序扩频方式，载波频率为120K，码元速率500bps，伪码为15的M 序列。它内部集成了2 路16 位的A/D，LED/LCD 显示控制模块，3 个定时器，2 个多功能串口。
由于PL3105采用数字解调、解扩，抗干扰性能好于东软，在实际使用中物理层的通信距离较好。但其载波芯片实质是一个带载波MODEM的单片机，只有物理层，链路层、应用层需要各厂家自己开发，加大了开发难度和开发周期；同时由于各厂家的链路层协议不尽相同，出现了同是采用福星晓程芯片也未必能互联互通的尴尬局面。另外其推出的中继算法不太实用也限制了其的发展。
弥亚微电子
弥亚微电子的Mi200E是国内目前唯一一款既满足国内市场需求，又符合国际标准的高性能载波通信芯片。Mi200E采用了直接序列扩频、数字信号处理、数字功率放大等新技术，该电路应用在电力线通信方面具有较强的抗干扰及抗衰减性能。MI200E是内部集成了扩频解扩、调制解调、输入信号整形放大、数字功率放大器、市电检测、高性能带通滤波器、数模转换接口以及与单片机(MCU)串口通信等功能。同时为上层网络协议提供载波侦听和有效帧指示信号。
Mi200E具备可变扩频增益，提供200、400、800和1600bps四种不同的通信速率，满足现场的各种需求；三种可选的载波频率；低功耗设计,最大发射功耗仅为0.4W；Mi200E符合EN50065-1以及IEC61000-3-8 标准所规定的低压电力线载波通信信号频段以及EMI的要求。
过零同步传输技术是弥亚微高性能载波通信芯片Mi200E的核心技术。Mi200E以电力线的过零时间为时间基准进行信号同步，使通信信号工作在以零点为中心的6.6ms时间内。该区域电网噪声最弱，网上干扰最小，负载阻抗较轻，在这段时间里进行通信避开了电力线上负载较重的时间段，同时解调算法采用时间分集的方式，大大提高了通信的稳定性和可靠性；同时也能保证各相之间不能相互通信，使主站能够正确区分每一个电表的相别；不同相别的准确区分为中继的实现提供了可靠的保证，且由于跨相抄收而引起的中继不稳定现象得到了根除。
Mi200E应用电路简单，内置数字功放大大减少了载波电表的外围电路器件要求，在大批量生产时保证产品一致性好，调试容易，可靠性高；同时有效降低BOM成本，后期维护成本大大降低。
不仅如此，弥亚微还为电表厂提供具备“自动路由、自动中继、自我学习”机制的高效载波通信网络协议配合Mi200E的应用。
青岛鼎信
这是一家新成立的公司，其核心技术人员均来自于青岛东软，目前的技术方案实际是以吉林省公司为主导提出、由鼎信来具体实现和加以完善。
鼎信产品主要特点：软件相关器和匹配滤波器，80 位正交码序列；扩频通信技术；高效率前向纠错；BFSK
调制、半双工通信；码速率每相50bps、100bps；帧中继转发机制，数据链路层支持中继深度可达32 级；接收信号强度权重参数指示，为中继搜索算法提供支持，提高通信系统稳定性；四层网络结构：物理层、数据链路层、网络层、应用层，其中应用层通信协议针对DL/T645-1997 通信规约进行了专门优化；鼎信是继弥亚微之后，第二家采用过零同步传输技术的载波通信方案提供商。其以电力线的过零时间为时间基准进行信号同步，使各相工作在以本相零点为中心的3.3ms时间内。
鼎信的不足在于：
第一，其传输速率仅为50,100bps，该速率仅能做为抄表应用，如果想实现远程控制和智能电网管理功能则会力不从心，这是一个潜在的隐患。
其二，中心频点过高。传输频率：421.1KHz ，超过欧洲标准，随着国内标准化进程的逐步加强是潜在的风险。
其三，通信模块的发射功率大，从而载波电表的功耗较大，难以满足国网规约对表计的整体功耗要求；EMI特性难以满足，会对电网带来比较大的谐波干扰。
其四，与东软的载波方案类似，由于使用MC3361＋单片机的模式，载波方案的集成度不高。同时由于外置功放的使用，外部分立元器件一致性问题的影响，带来调试，安装，现场施工的一系列问题，从而会对集抄系统的稳定性，可靠性带来影响。
三、结论
综上所述，目前国内主要的载波通信芯片产品仍然处于快速成长阶段，各种技术方案均有很大的发展空间。作为后来居上的新技术方案代表的弥亚微，其可靠性与满足国际标准是其他方案所不具备的优势，应该予以大力推广。其我们必须坚持实事求是，以科学的发展观，客观评价每一项技术方案，每一款载波通信芯片和每一个成长中的载波通信技术创新企业，为国内集抄市场的发展和智能电网的建设奠定良好的基础。
四、国内载波通信芯片参数简表
窄带电力线通信技术-longsy
1.窄带电力线通信技术： 1）中压窄带载波一般采用10-500KHz频段 2）速率150-2400bps，采用OFDM调制可达100kbps以上 3）传输距离较长，架空线路距离大于10km 4）调制技术FSK、PSK，新型技术采用OFDM 近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家企业专注于技术开发和应用，采用 的技术主要有扩频加窄带频移键控（FSK）、扩频加窄带相移键控（PSK）、正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路 灯控制等领域均有大规模的应用。 国内比较主流的低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如错误！未找到引用源。所示： 表 1国内比较主流的低压电力线窄带载波应用现状 除了以上低压电力线载波通信方案，近两年在国家电网集中招标中也出现过100kHz、175kHz、300kHz 等多种频率方案，由于大部分通信厂家采用各自的企业标准，频率选择、调制方式、传输技术及组网技 术各有特点，难以实现互操作问题。 国内窄带电力载波通信技术发展现状 一、国内现有载波通信技术特点 现有的低压载波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI标准、
芯片技术等方面来分析。 1.调制方式与传输速率 目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有：直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM 等。此外，跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。 国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中 东软为FSK，15 位直序列扩频通信； 福星晓程DPSK 63 位直序扩频； 弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输； 鼎信为二进制连续相位移频FSK，过零同步、分时传输。 上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。 目前这四家中，传输速率分别为： 弥亚微，同时提供200、400、800、1600bps四种可变速率； 东软：330bps； 福星晓程：250/500bps； 鼎信：100bps。 按照现阶段现场实际应用状况来看100至500bps速水平仅能用于普通抄表功能，如果涉及到远程控制（断送电）和管理功能则需要提供更高速率保证。 2.通信频率 关于通信频率，在美国由联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；在欧洲由欧洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著的贡献，目前全球AMR系统均采用该频段标准。 国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为2家，分别是福星晓程120KHz和弥亚微57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三种可选。 3.通信功率及EMI指标 国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减，均采取加大通信传输功率等做法。在实际产品化的过程中，基本上做到3W至5W，有的电表厂甚至做到了8W，这种做法是绝对不可取的。 首先，这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损，造成大量的能源浪费，这也有悖于国网公司上集抄系统的初衷； 其次，如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境，我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者，现在却也能成为最大的制造者。 就目前研究了解的情况，国内只有弥亚微的载波芯片Mi200E采取低功耗设计。其发送信号时的功率仅为0.4W，在保证可靠的通信性能的同时该芯片EMI等相关指标满足欧洲标准。 4.芯片技术 严格意义上讲，国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业，像东软和鼎信均是采用MOTROLA的MC3361＋单片机通过软件完成物理层、MAC层、网络层的模式。其优点是降低了研发难度，但该模式会导致其核心技术（相关软件）容易泄密或被解密，安全性值得探讨。福星晓程和弥亚微均是完全自主开发的载波通信芯片产品。 二、国内载波芯片产品分析
PLC电力线通信技术简介
什么是PLC? 通常，我们上网的方式一般有：利用电话线的拨号?xdsl方式；利用有线电视线路的cable modem方式，或利用双绞线的以太网方式。 现在，我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是plc！plc的英文全称是power line communication，即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得plc具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45mbps的高速网络接入，来浏览网页?拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据?语音?视频，以及电力于一体的"四网合一"！另外，可将房屋内的电话、电视、音响、冰箱等家电利用plc连接起来，进行集中控制，实现"智能家庭"的梦想。目前，plc 主要是作为一种接入技术，提供宽带网络"最后一公里"的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。 plc的技术原理 plc利用1.6m到30m频带范围传输信号。在发送时，利用gmsk或ofdm调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5m~45m之间。plc设备分局端和调制解调器，局端负责与内部plc调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的internet。典型的plc网络如下图： plc的优点
1．实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。 ２．范围广电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。plc 可以轻松地渗透到每个家庭， 为互联网的发展创造极大的空间。 3．高速率 plc能够提供高速的传输。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在 4.5m~45mbps之间。远远高于拨号上网和isdn，比adsl更快！足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的plc产品正在研制之中。 4．永远在线 plc属于"即插即用"，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络！ 5．便捷不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有plc带来的高速网络享受！ plc的应用 1．可以为用户提供高速internet访问服务、话音服务，从而为用户上网和打电话增加了新的选择。 2．通过与控制技术的结合，为在现有基础上实现"智能家庭"提供有力支持。利用电力线路为物理媒介，可将遍布住宅各角落的信息家电、pc等连为一体，接入internet，实现远程、集中的管理控制。 3．不用额外的布线，就可将家中的多太电脑连接起来，组建家庭局域网。 4．实现远程水、电、气等的自动抄表，一张收费单就可解决用户生活中的所有收费项目。 5．利用plc的"永远在线"特点，构件防火、防盗、防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统。 主要介绍PIC技术在智能家居系统中的运用，给出PLC网络化控制系统的结构．描述智能家居系统控制端设备和局端设备的设计方法．以厦设备的电磁兼容性。该系统实现了家电智能 控制、安防控制和上网功能。 目前，中国的智能家居系统以智能安防为主，正逐渐向家电的网络化控制延伸。如何更有效地解决安防、家电智能控制、上网等问题，逐渐成为研究的热点。电力线通信(Power Line Communication，PLC)，是指利用中、低压电力线作为通信介质，实现数据、语音、图像等综合业务传输的通信技术。利用PLC实现智能家居的网络化控制无需架线，不破坏住宅结构，连接方便、快捷，是智能家居网络化控制的理想选择。本系统采用Intcllon公司的INT5200芯片作为电力载波芯片，网络数据由与家电设备相连的电力线传送，并通过HomePlug协议实现交互，采用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用技术进行调制解调，从而实现家电控制、PLC上网和家庭安防。
TI 窄带电力线通信(NB PLC)解决方案介绍
TI 窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍 作者：董超（Knight Dong），MCU FAE Team 摘要 窄带电力线通信（NB PLC）是指通过使用已有的电力线设施作为通信媒介实现窄带通信的方法，可以替换无线或者其它类型的有线通信标准，从而获得更好的成本效益。NB PLC 可以作为智能监控的手段应用在工业领域，例如智能电表（smart metering）。目前，NB PLC 已经有行业联盟协议（IEC61334, PRIME, G3）和调制方式（FSK, S-FSK, OFDM）可以使用。同时，电子行业的两大国际标准委员会（ITU-T, IEEE）也在制定电力线通信的国际标准，其中ITU-T G.hnem 基于PRIME；IEEEP1901.2 基于G3。鉴于此，TI 提供了灵活的开发平台给电力线通信的开发商，从而帮助企业简化设计，允许针对不同工作条件而进行优化，能够容易地进行调整以遵循不断演进的标准。 1. PLC 简介[1] 1.1 PLC 的分类及其频带 PLC 技术总体上可以划分为宽带（Broadband）PLC 和窄带（Narrowband）PLC 两大类。前者适用于Internet 互联网这类高速广域网连接，采用OFDM调制方式，目前HomePlug 联盟制定的标准成为国际主流；后者适用于侧重低成本、高可靠性而只需要窄带控制或者低带宽数据采集的场合。目前，适用于NB PLC 的PRIME、G3 标准已经进入实际部署阶段；而IEEE P1901.2 以及ITU-T G.hnem 两大国际标准即将制定完成。
NB PLC 的频带由各个国家的频带管理机构来指定和划分。在中国，EPRI 更倾向于使用3–90 kHz 这段频率；而3–500 kHz 这段单一的频率段如何使用并没有规定。 TI 专注于基于OFDM 调制的NB PLC 技术的研发和推广。原因主要在于以下几点：1）低于500 KHz的PLC 信号能够穿过变压器，这具有很好的传播特性；2）NB PLC 在使用MCU 或DSP 实现时具有较好的成本效益；3）在窄带干扰（NBI）和短脉冲干扰（Impulse）下有很强的健壮性（Robust）；4）频率选择性信道的响应（阻抗特性）较好；5）能够与已有的技术（FSK, S-FSK）共存；6）TI 在OFDM 软件方面有很好的积累，软件库能够得以重用并且能够在不同的MCU 系列之间移植从而实现成本和性能的平衡。 1.2 PLC 的应用及其优势 PLC 能够在电力线上传输数据，这样就为许多的应用领域提供了一种具有成本效益的通信方式。由于不需要在互联的设备直接安装额外的线缆，PLC 显著的降低了系统成本、增加可靠性，同时能够实现有效的通信。 PLC 技术能够利用已有的电力线基础设施，这使得它在智能电网（Smart Grid）领域占据着优势的技术地位。在智能电表领域，NB PLC 提供了一种稳健的能够替代无线通信的方式，能够满足带宽、功耗和成本的要求。NB PLC 已经有不同的标准，其数据率也从1.2Kbps 到最高128Kbps 不等，能够满足数据采集、照明控制、家庭自动化等应用的带宽要求。这样，NB PLC 将是一种非常有吸引力的能够作为智能电网通信基础设施的技术。 同样的，PLC 技术使得在照明控制、家居和建筑物的供热和空调系统自动化、安全等系统中实现更加智能化的管理成为可能。只要系统连接到供电网络，它的效率和运行状况就能够被智能地管理和改进。图1 给出了PLC 解决方案能够适用的应用领域，例如智能电网
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窄带电力线通信(NB PLC)解决方案介绍(TI 文档)
Application Report ZHCA433 – April 2012 TI窄带电力线通信（NB PLC）解决方案介绍董超（Knight Dong）MCU FAE Team 摘要 窄带电力线通信（NB PLC）是指通过使用已有的电力线设施作为通信媒介实现窄带通信的方法，可以替换无线或者其它类型的有线通信标准，从而获得更好的成本效益。NB PLC可以作为智能监控的手段应用在工业领域，例如智能电表（smart metering）。目前，NB PLC已经有行业联盟协议（IEC 61334, PRIME, G3）和调制方式（FSK, S-FSK, OFDM）可以使用。同时，电子行业的两大国际标准委员会（ITU-T, IEEE）也在制定电力线通信的国际标准，其中ITU-T G.hnem基于PRIME；IEEE P1901.2基于G3。鉴于此，TI提供了灵活的开发平台给电力线通信的开发商，从而帮助企业简化设计，允许针对不同工作条件而进行优化，能够容易地进行调整以遵循不断演进的标准。 目录 1PLC简介 (2) 1.1PLC的分类及其频带与调制方式 (2) 1.2PLC的应用及其优势 (3) 1.3PLC面临的挑战 (4) 2TI窄带PLC解决方案的设计 (4) 2.1PLC软件的模块化 (4) 2.2PLC硬件的模块化 (5) 3总结 (7) 4参考 (8) 图形 图1 窄带PLC在欧洲的频带划分 (2) 图2 窄带PLC的调制方式 (2) 图3 PLC解决方案的应用领域 (3) 图4 TI的PLC解决方案软件框图 (5) 图5 TI的PLC硬件开发工具 (5) 图6 TI的PLC硬件开发框图 (6) 图7 TMS320F28069性能及外设资源 (6) 图8 AFE031典型应用原理图 (7) 1
低频窄带PLC通信标准分析
Analysis of standards for Low frequency narrow band power line communication for smart grid applications For P1901.2 Alfredo Sanz, COO of ADD Semiconductor 18-21/5/2010 ERDF Nanterre France
Notice/Release/Patent P&P ?Notice: This document has been prepared to assist the IEEE P1901.2 working group. It is offered as a basis for discussion and is not binding on the contributing individual(s) or organization(s). The material in this document is subject to change in form and content after further study. The contributor(s) reserve(s) the right to add, amend, or withdraw material contained herein. ?Release: The contributor grants a free, irrevocable license to The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. (“IEEE”), a corporation with offices at 445 Hoes Lane, Piscataway, NJ 08855-1331, to incorporate material contained in this contribution, and any modifications thereof, in the creation of an IEEE Standards publication; to copyright in the IEEE’s name any IEEE Standards publication even though it may include portions of this contribution; and at the IEEE’s sole discretion to permit others to reproduce in whole or in part the resulting IEEE Standards publication. The contributor also acknowledges and accepts that this contribution may be made public by the IEEE P1901 working group. ?Patent Policy and Procedures: The contributor is familiar with the IEEE Patent Policy and Procedures
单相智能电表之电力线载波通信.
单相智能电表之电力线载波通信 1、研究设计背景 1.1综述 低压电力线载波PLC(Power Line Carrier)通信是以低压配电线(380 V／220 V电力线)作为信息传输媒介进行数据或语音等传输的一种特殊通信方式。电力线网络是目前覆盖范围最广的网络，有着巨大的潜在利用价值。国外对此研究已有近百年的历史，在理论和技术上有着绝对的优势。我国电力网比较独特，直接利用国外先进技术和产品并不能取得令人满意的效果。目前国内参与低压电力载波通信研究的公司、高校及研究机构日益增多，已经在通信信道的特性分析和建模、关键的调制技术的研究、通信芯片及相应产品的研制和应用、市场化运营及相关法规制定等方面取得了一定的成果。 1.2发展历程及现状 1.2.1 国外发展情况 电力线是最普及、覆盖范围最为广阔的一种物理介质，因此，电力线载波通信作为上一世纪20年代的产物，现在利用电力线高速数据通信技术仍然是国内外许多大公司的热点。 97年英国的Norweb通讯公司和加拿大Nortel(北电网络)利用丌发的数字电力线载波技术，实现了在低压配电网上进行的1Mbit／s的速率数据传输的远程通信，并进行了该技术市场推广。 随后，许多国家研究机构纷纷开展了高速电力线通信技术的研究和开发，产品的传输速率也从1Mbit／s发展到2、14、24Mbit／s甚至更高。 国际各大公司纷纷推出PLC调制解调芯片，其中主要有美国Intellon公司的14、54、85和200Mbit／s芯片，西班牙DS2公司45和200Mbit／s芯片等等。其中以美国Intellon公司的14 Mbit／s芯片应用最为普遍，大部分电力线载波系统都是基于该芯片开发的。 目前，电力线载波通信在欧洲发展比较快，欧盟为促进电力线载波技术发展，在2004年启动了OPERA(Open PLC European Research Alliance)的计划，致力于制定欧洲统一的PLC技术标准，推动大规模的商业化应用，并将PLC作为实现信息化欧洲的重要技术手段。 美国也不甘示弱，在它倡导下成立了“家庭插电联盟”，致力于标准研究，
电力线通信(PLC)技术的应用及未来
电力线高速数据通信技术，简称PLC或PLT，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。 PLC按应用的配电网电压等级划分为低压PLC和中压PLC。低压PLC利用低压(220V/380V)电力线作为传输媒介，为用户提供Internet接入、家庭局域网、远程抄表、智能家居等应用。中压PLC 利用中压（10KV）电力线作为通信链路，为接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农村电话等应用提供传输通道。 近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。 二、PLC技术的发展现状 （一）国外发展现状 目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司传输速率为2.5Mbps的芯片、美国Intellon公司14Mbps芯片、西班牙DS2公司45Mbps和200Mbps芯片，其中美国Intellon公司14Mbps 芯片应用最为普遍，大部分PLC系统都是基于该芯片开发的。近期，
美国Intellon公司推出了芯片速率为85Mbps的样片，法国Spidcom 公司也开发了224Mbps芯片，正在测试之中。 欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始启动了一个称之为OPERA（Open PLC European Research Alliance）的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。美国联邦通信委员会（FCC）一直在鼓励启用新的基于现有设施的宽带平台，促进美国的宽带业务。2004年2月12日，FCC批准对某些技术规则的修改意见，目的是通过促进电力线宽带接入技术的推广应用，把美国电力网的巨大潜力利用起来。美国、欧洲等国许多大的电力企业也积极进行中压及低压PLC 的试验，美国的Cinergy 等17家电力企业、德国、奥地利、西班牙等15个欧洲国家的32个电力企业建立了PLC试验网络，有的还进行了PLC商业化运营，如德国的MVV等。亚洲开展PLC研究和试验的国家和地区除中国大陆外，还有日本、韩国、新加坡、中国香港、中国台湾等地，日本对PLC的态度，经历了从初期怀疑否定、到开放试验、直至今日的积极推动的三个阶段。目前日本的东京电力、新加坡电力、香港中华电力等建立了一定规模的试验网络。据不完全统计，截止2004年年底，PLC的试验网络遍及欧洲、亚洲、北美洲、南美洲、非洲以及大洋洲的40多个国家和地区。 （二）国内PLC技术的研发及应用 国外在电力线通信技术方面的进展，引起了国家电力公司的高
电力线通信(LC)技术的应用及未来
电力线通信(PLC)技术的应用及未来 电力线高速数据通信技术，简称PLC或PLT，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。 PLC按应用的配电网电压等级划分为低压PLC和中压PLC。低压PLC利用低压(220V/380V)电力线作为传输媒介，为用户提供Internet接入、家庭局域网、远程抄表、智能家居等应用。中压PLC利用中压（10KV）电力线作为通信链路，为接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农村电话等应用提供传输通道。 近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。 二、PLC技术的发展现状 （一）国外发展现状 目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司传输速率为2.5Mbps的芯片、美国Intellon公司14Mbps芯片、西班牙DS2公司45Mbps 和200Mbps芯片，其中美国Intellon公司14Mbps芯片应用最为普遍，大部分PLC系统都是基于该芯片开发的。近期，美国Intellon公司推出了芯片速率
为85Mbps的样片，法国Spidcom公司也开发了224Mbps芯片，正在测试之中。 欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始启动了一个称之为OPERA（OpenPLCEuropeanResearchAlliance）的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。美国联邦通信委员会（FCC）一直在鼓励启用新的基于现有设施的宽带平台，促进美国的宽带业务。2004年2月12日，FCC批准对某些技术规则的修改意见，目的是通过促进电力线宽带接入技术的推广应用，把美国电力网的巨大潜力利用起来。美国、欧洲等国许多大的电力企业也积极进行中压及低压PLC的试验，美国的Cinergy等17家电力企业、德国、奥地利、西班牙等15个欧洲国家的32个电力企业建立了PLC试验网络，有的还进行了PLC商业化运营，如德国的MVV等。亚洲开展PLC研究和试验的国家和地区除中国大陆外，还有日本、韩国、新加坡、中国香港、中国台湾等地，日本对PLC的态度，经历了从初期怀疑否定、到开放试验、直至今日的积极推动的三个阶段。目前日本的东京电力、新加坡电力、香港中华电力等建立了一定规模的试验网络。据不完全统计，截止2004年年底，PLC的试验网络遍及欧洲、亚洲、北美洲、南美洲、非洲以及大洋洲的40多个国家和地区。 （二）国内PLC技术的研发及应用 国外在电力线通信技术方面的进展，引起了国家电力公司的高度重视和科研单位的密切关注。国家电力（电网）公司先后八次立项，由中国电力科学研究院、国电通信中心等单位承担电力线高速数据通信技术相关课题的研究工作。由
电力线通信技术及其应用
?电网技术? 电力线通信技术及其应用 甘 武,孙云莲,邓宏伟 (武汉大学,武汉市,430072) [摘 要] 电力线通信(PLC ),是指利用电力线传输高频数据和话音信号的一种通信方式。PLC 以其广阔的资源、与 家庭的紧密结合等优势得到快速发展。利用PLC 技术可将电脑、电话、音响、电冰箱等家用电器连成一体,实现集中控制,也可以连接多台电脑,组建、实现家庭局域网,还可以实现高速上网。目前电力线上网在我国还在试验阶段,它的潜在市场是巨大的。 [关键词] 电力线通信 网络体系结构 电磁兼容 管制 中图分类号:TN915.853 文献标识码:B 文章编号:1000-7229(2004)11-0028-03 Power Line Communication Technology and Its Application G an W u ,Sun Yunlian ,Deng Hongwei (W uhan University ,W uhan City ,430072) [Abstract]The power line communication (PLC )means a kind of communication m ode which uses the power line to transmit the HF data and acoustic signals.The PLC network expands quickly because of its abundant network res ources and strong link with family life.Application of PLC technology can unite the computer ,telephone ,acoustic device ,refrigerator and other household applicants together for central control ,als o link with many comput 2ers to establish home local network.The PLC network is under test stage in China at present and it has a great latent market.[K eyw ords]power line communication ;network system structure ;electromagnetic compatibility ;control 电力线通信(PLC ),是指利用电力线传输高频 数据和话音信号的一种通信方式。它在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和有线电视等多种应用,用户可以通过房间里面的任意一个电源插座上网,实现家庭的移动办公。利用PLC 技术可将电脑、电话、音响、电冰箱等家用电器连成一体,实现集中控制,也可以连接多台电脑,组建、实现家庭局域网。作为一种新的家庭联网和宽带接入技术,PLC 引起了人们极大的关注。 入户的线路,除了电话线和有线电视电缆,就是电力线。其中电力线是普及最广的线路,进入家家户户,几乎每间房间都有电源插座。因此,电力线网就是一个现成的局域网,整个低压配电网的网络结构(包括户外电缆)非常适合互联网接入,能够提供最后1km 的解决方案,从而与电话网进行竞争。在一些不发达国家,许多家庭还没有敷设电话线和有线电视电缆,电力线则成了唯一可选的通信载体。 对于家庭联网来说,连接信息家电的基础设施必须易于安置、安装维护费便宜并且性能良好。典型的高性能网络对日常生活用途来讲过于复杂。尽管目前已有多种技术可用于家庭联网,如以太网通过在住家内敷设5类通信线联网。但安装复杂,且需要新建网络。用电话线也可以建网,但因受电话线插口的限制,建起的网络会失去移动性。直接使用住家内的电力线与电源插座作为数据通信的载体,便可以克服这些缺陷。 用电力线作为网络基础设施相对于其他技术有其优点。首先,由于信息家电可以通过电力线进行通信,故不需另外布线。其次,在住家内通常有多个接入点(电源插座),PLC 技术可以为用户建一个家庭局域网,把PC 机、打印机、扫描器以及他们想连接的任何设备连接起来。按HomePlug 1.0标准的规定,电力线通信可以提供14Mb/s 的数据速率,足够信息家电日常使用。将来的PLC 还可能 收稿日期:2004-05-30 作者简介:甘武(1978-),男,硕士研究生。 孙云莲(1962-),女,博士生导师,从事电力系统通信研究。 ? 82?第25卷 第11期 2004年11月 电 力 建 设 Electric Power Construction Vol.25 No.11 Nov ,2004
低压电力线载波通信技术应用情况研究与思考
低压电力线载波通信技术应用情况分析与思考 电力线载波通信技术，英文简称PLC(Power Line Communication>,是指利用己有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。在低压配电网进行PLC通信，已经成功用于远程抄表、家居自动化和智能小区等领域。随着网络技术和信息技术迅猛发展，国内外利用低压电力线传输速率在1Mbps以上信息的高速电力线载波技术研究不断取得重要进展，该技术在现有电力线上可以实现数据、语音和视频等多业务的承载，未来可以传输数据、语音、视频和电力为一线的“四网合一”，是极富诱惑力、也充满了时代挑战的一种新技术。 低压电力线载波通信目前正处于发展的重要时期，随着关键技术问题的逐步解决以及各种标准规范的建立完善，必然会得到大规模的发展和广泛的推广应用，对此，我们必须高度重视。 一、密切关注低压电力线载波通信应用与发展情况 电力线载波通信技术组网简单、成本低、抗毁性强、易于实现,近几年发展很快。可以乐观地预见，低压电力线载波通信技术必将成为未来几年数字通信领域的研究热点，引起IT行业的广泛关注。 <一）技术不断进步 载波通信技术加快发展。低压电力线载波通信的核心问题是载波信号的调制 电力线通信技术原理及应用 中压电力线通信(MV-PLC)技术是指利用电力传输网络中的中压电力线(通常指10KV电压等级)作为信号传输媒介，进行语音、数据信息的传输。该技术首先被应用于中压配电网的自动化数据传输平台中；近年来，中压电力线宽带网络接入以其基础设施完备、分布广泛、成本低廉的特点，正越来越受到关注，尤其是在偏远农村或者人口稀少的地区，具有极强的实用价值。中压PLC应用领域中压输电网覆盖面积广大，应用领域繁多，中压配电自动化对于国民经济的发展具有重要的意义，相关应用包括用电负荷控制、电网运行监测、集中抄表等。配电网自动化往往有数量巨大且分布分散的节点需进行控制和数据采集，故对数据通道的经济性有较高要求。中压PLC技术将传统中压电力网转变成为数据通信网，在建设成本、运行和维护费用等方面具有天然的优势，目前在韩国、美国、西班牙等国家已得到良好的应用，国内也开展了大量的研究和实践。随着互联网的飞速发展，Internet在生产生活中发挥着日益重要的作用，而PLC技术也在宽带网络接入手段中占据了重要的地位。从户外中压PLC到户内低压PLC的接入方案，被认为是解决宽带接入的最后一公里问题的理想方案，该类研究兴起于北美，近年来发展迅速。对于中压电力线网络，由于其业已存在的广泛分布，成为了在偏远地区实现高速网络接入的理想媒介，以缩短和消除城市地区与农村地区，发达地区与不发达地区之间的数字鸿沟。在偏远或者人口密度较低的地区，短期内通过PLC以外的其它技术手段实现较大带宽的数字通信服务，会面临较多的困难；在城市地区广泛使用的xDSL或者通信光缆一般均难以铺设到这些地区；卫星通信在一些地区可以实现，但是低通信速率以及信道租用和终端所带来的高成本，使其大规模应用受到很大限制；以GSM、IS-95、WCDMA等为代表的蜂窝通信技术本身是针对高用户密度的应用场景所设计，如果在用户密度较低的地区使用，将带来通信能力的严重浪费和高昂的运营成本，从而难以得到推广和普及。在发展中国家，这一矛盾尤其突出。就国内的情况而言，我国幅员辽阔，有相当数量的农村地区处于偏远、人烟稀少的地带，这些区域的通信发展相对滞后。据统计，我国行政村固定电话覆盖率为94%~97%，数据通信的覆盖率则更低。由于自然和经济条件的制约，若采用现有的通信方 电力线载波通信技术的发展及特点 摘要 本文介绍了电力线载波通信的发展及特点，文中主要就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通信，以及与其相关的关键技术问题进行了讨论。 0 引言 电力线载波（Power Line Carrier - PLC）通信是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。近年来，高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代。并且，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面，电力线载波通信这座被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及所涉及的一些技术问题的讨论，阐明电力线载波通信的发展历程、特点及技术关键。 2 电力线载波通信的特点 2.1 高压载波路由合理，通道建设投资相对较低高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。 2.2 传输频带受限，传输容量相对较小 在高压电网中，一般考虑到工频谐波及无线电发射干扰电力线载波的通信频带限制于40～500kHz之内，按照单方向占用4kHz带宽计算，理想情况下一条线路可安排115条高频载波通道。但由于电力线路各相之间及变电站之间的跨越衰减有限（13～43dB），不可能理想地按照频谱紧邻的方式安排载波通道，因此，真正组成电力线载波通信网所实现的载波通道是有限的，在当今通信业务已大大开拓的情况下，载波通道的信道容量已成为其进一步应用的“瓶颈”问题。尽管我们在载波频谱的分配上研究了随机插空法、分小区法、分组分段法、频率阻塞法及地图色法和计算机频率分配软件，并且规定不同电压等级的电力线路之间不得搭建高频桥路，使载波频率尽量得以重复使用，但还是不能满足需要。近来随着光纤通信的发展和全数字电力线载波机的出现，稍微缓解了载波频谱的紧张程度。在10kV中压配电电力线通信技术原理及应用
电力线载波通信技术的发展与特点