陳錦偉

（中時訊通信建設(shè)有限公司）

低壓電力線載波通信技術(shù)及應(yīng)用研究

陳錦偉

（中時訊通信建設(shè)有限公司）

近年來，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學技術(shù)的不斷進步，使得人們的生活方式有了很大的改變，尤其是對通信技術(shù)的應(yīng)用，越來越向著高效、快速、穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。而低壓電力線載波通信技術(shù)作為目前較常使用的一種通信技術(shù)也受到人們的廣泛關(guān)注和重視。本文簡要分析低壓電力線載波通信技術(shù)的相關(guān)情況，并就其當前的應(yīng)用情況進行研究，以期更好的推動和促進我國電力通信行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

低壓電力線；載波通信技術(shù)；應(yīng)用

目前，在眾多的信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架中，電力線網(wǎng)絡(luò)是其中覆蓋最廣的網(wǎng)絡(luò)，對信息通信行業(yè)的未來發(fā)展具有極大的價值和作用。經(jīng)過近百年的研究和發(fā)展，目前國外的電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但我國由于對此的研究起步較晚、時間較短，再加上國內(nèi)的具體國情需要，導(dǎo)致對電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的應(yīng)用還不十分理想。因此，需要政府及社會各相關(guān)行業(yè)相互促進、相互配合，不斷加強和深入對電力線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的研究，以便更好的提高這一技術(shù)在我國通信行業(yè)中的應(yīng)用效果。下面，文章就低壓電力線載波通信技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進行簡單總結(jié)和分析，并探討和研究其在我國目前的應(yīng)用發(fā)展情況，從而更好的提高低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用水平和效果，推動我國電力通信行業(yè)不斷向著現(xiàn)代化、信息化、高效化、經(jīng)濟化的方向邁進。

1 低壓電力線載波通信技術(shù)的概述

1.1 低壓電力線載波通信技術(shù)的定義

低壓電力線載波通信技術(shù)，簡稱PLC（Power Line Carrier），主要指的是以220V或380V的低壓配電線當作傳輸媒介，對信息數(shù)據(jù)或語言數(shù)據(jù)等進行傳輸?shù)囊环N通信方式。

低壓電力線載波通信技術(shù)借助原有的電力線路進行數(shù)據(jù)傳輸，不需要進行再次的重新布線，因此具有成本低、覆蓋廣、見效快、不易受破壞等優(yōu)勢，是目前覆蓋范圍最廣也是最為普遍的一種信息通信網(wǎng)技術(shù)。

1.2 低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的信道特性

低壓電力線同傳統(tǒng)的傳輸介質(zhì)（光纖、同軸電纜、雙絞線等）不同，屬于非均勻分布性質(zhì)的傳輸線，具有非常復(fù)雜的信道特性。具體表現(xiàn)在：

（1）低壓電力線路存在較小的阻抗，并且隨著時間以及信號頻率的其阻抗也會發(fā)生相應(yīng)的變化，因而影響到載波信號的衰減情況；

（2）低壓電力線路屬于時變系統(tǒng)，具有較強的多徑效應(yīng)，容易導(dǎo)致信道出現(xiàn)頻率選擇性衰落以及時間彌散性衰落；

（3）低壓電力線路中信號的衰減情況同頻率以及傳輸距離等具有較為密切的關(guān)聯(lián)性，即頻率越高、傳輸距離越遠，則信號的衰減程度越大；

（4）低壓電力線路中的噪聲和干擾信號較多。

1.3 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的原理分析

一般來說，低壓電力線載波通信系統(tǒng)的構(gòu)成主要可以分為三大部位，即低壓電力線部分、管理中心部分以及終端設(shè)備部分。低壓電力線載波通信系統(tǒng)在實際運行過程中，其信號傳輸媒介為低壓電力線，通過它將信號在主控計算機與終端設(shè)備之間進行單向或雙向的聯(lián)系，從而實現(xiàn)通信目標。具體運行原理為：終端設(shè)備首先對信號數(shù)據(jù)進行采集、匯總和處理，而后對信息數(shù)據(jù)進行調(diào)制，使之符合電力線的信號傳輸要求。而后，利用耦合電路將信號傳輸?shù)诫娏€上進行二次傳送。在信號傳輸過程中，管理中心會根據(jù)信號的衰減情況對其進行相應(yīng)的處理和解調(diào)，避免信號衰減過大。之后，利用串口或GPRS方式將處理過的信號傳輸至主控計算機進行下一步的處理和分析。詳見圖1。

2 低壓電力線載波通信技術(shù)的類型

低壓電力線載波通信技術(shù)的類型較多，目前，常見的載波通信技術(shù)大體可以分為以下幾種，即：

2.1 自動中繼技術(shù)

主要指的是將通信中繼器均作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，當通信線路不暢或通信距離過長時，將需要進行中繼處理的信息數(shù)據(jù)包利用中繼器進行接收，在解碼之后進行暫時存儲，待全部信息數(shù)據(jù)均自發(fā)送方發(fā)送完畢后，利用總線空閑進行存儲信息數(shù)據(jù)包的二次發(fā)送，以便更好的保證通信的完整性和準確性。這種通信技術(shù)能夠有效提高信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果，避免信號因中途衰減而造成傳輸失敗，有效降低了誤碼率的發(fā)生。

圖1 低壓電力線載波通信系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)圖

2.2 直接序列擴頻技術(shù)

簡稱DSSS技術(shù)，是目前應(yīng)用最廣的一種低壓電力載波技術(shù)。它主要指的是在發(fā)射端將信號通過高速率的擴頻序列進行擴頻發(fā)射，并在接收端通過相同的擴頻碼序列對信號實施解擴，以便將其還原成原有的信號數(shù)據(jù)的一種通信技術(shù)。這種通信技術(shù)具有良好的抗干擾性，對多徑干擾的抵抗能力較強，不容易被截獲，并且對其它電臺的干擾性較小，能夠進行同頻工作以及多址通信。

2.3 鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)

主要指的是利用信號變形技術(shù)將所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為“能量密度”鏈節(jié)模板，而后通過FM（窄帶調(diào)頻）載波將轉(zhuǎn)換后的信號進行發(fā)送。接收方在收到信號模板后，若能夠順利進行信號識別，則表明信號傳輸成功，而后進行后續(xù)的數(shù)據(jù)復(fù)制、還原等工作。若不能夠進行信號的正確識別，則需要原發(fā)送方進行再次發(fā)送，直至接收方識別成功。鏈碼自適用調(diào)制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)窄帶雙工數(shù)據(jù)的遠距離、低成本通信，對高畸變、高干擾環(huán)境的抵抗能力較強，能夠有效確保信號傳輸?shù)臏蚀_性。

2.4 多載波碼分復(fù)用技術(shù)

簡稱MC-CDMA技術(shù)，主要指的是在CDMA技術(shù)的基礎(chǔ)上引入OFDM技術(shù)的一種通信傳輸技術(shù)。即對發(fā)送信號數(shù)據(jù)進行擴頻處理后，將其調(diào)制到對應(yīng)的子載波上，而后經(jīng)信道進行擴頻信號的傳輸。接收方在收到信號后，要首先對其進行OFDM解擴、解調(diào)以及并串變換等處理，以便將擴頻信號轉(zhuǎn)換為原有信號。多載波碼分復(fù)用技術(shù)的頻帶利用率以及抗干擾能力均極高，能有效保證信號的準確度和穩(wěn)定度，避免信號的衰減，從而更好的確保信號數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌⑼〞场?/p>

3 低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用分析

目前，低壓電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于人民的日常工作和生活中，并且隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)的不斷擴大，其低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用覆蓋范圍也越來越廣，成為我國當前應(yīng)用最為普遍的一種電力通信技術(shù)。其應(yīng)用情況具體表現(xiàn)在以下幾個方面，具體包括：

3.1 低壓電力線載波通信技術(shù)在自動抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國自20世紀80年代開始推行自動抄表技術(shù)，但發(fā)展相對緩慢。直到2006年開展引入低壓電力線載波通信技術(shù)才使得自動抄表行業(yè)邁入迅速增長的階段。電力載波抄表推動我國的自動抄表行業(yè)進入黃金發(fā)展階段，使自動抄表技術(shù)在社會日常生活中成為可能，極大的縮小了時間和空間對抄表工作的限制，有效提高了電能數(shù)據(jù)的準確性和具體性，不僅為電力管理部門提供了更加及時、詳盡、準確的電能數(shù)據(jù)，也讓用戶能夠隨時、自主的進行用電查詢。

3.2 低壓電力線載波通信技術(shù)在智能小區(qū)中的應(yīng)用

目前，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)以及智能技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對這些高科技產(chǎn)品的應(yīng)用和需求也越來越高，尤其是智能化小區(qū)概念的推出，使得人們對管理自動化、安全自動化、通信自動化的居住環(huán)境日漸的向往。而低壓電力線載波通信技術(shù)的引入，在很大程度上為智能化小區(qū)的實現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和可能。目前，以低壓電力線載波通信技術(shù)為核心基礎(chǔ)，結(jié)合其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)已經(jīng)研發(fā)出了能夠應(yīng)用和滿足于智能化小區(qū)要求的各項管理服務(wù)系統(tǒng)，包括停車場管理系統(tǒng)、遠程抄表系統(tǒng)（水、電、氣）、共信息顯示系統(tǒng)、供應(yīng)管理系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防盜及消防報警系統(tǒng)以及室外監(jiān)控系統(tǒng)等。將這些低壓電力線載波通信系統(tǒng)進行科學、合理、系統(tǒng)的布置規(guī)劃，能夠有效實現(xiàn)為小區(qū)居民在日常生活各個方面的自動化、智能化管理服務(wù)。詳見圖2。

圖2 智能化小區(qū)各類低壓電力線載波通信系統(tǒng)圖

3.3 低壓電力線載波通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

目前，隨著智能技術(shù)的不斷推廣和普遍，各種智能化家居設(shè)備、儀器也不斷涌現(xiàn)。而利用低壓電力線載波通信技術(shù)，能夠研發(fā)出智能化的家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即通過電腦將居民住宅內(nèi)存在的各類微控制器（如電視、冰箱、空調(diào)、燈具、微波爐、熱水器等）相互連接起來，使之形成一個完整的家庭網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)對家用設(shè)備電器的智能化、遠程化控制和管理。由于這種智能家庭網(wǎng)絡(luò)不需要進行信號線的重新布設(shè)，因而對人們住宅內(nèi)的原有家具及環(huán)境不會造成破壞，且安裝簡單、維護方便、造價較低，能夠有效保障系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，從而能夠有效滿足人們對智能化生活的向往和要求。

4 結(jié)語

目前，低壓電力線載波通信技術(shù)已經(jīng)成為電力通信行業(yè)中的熱點技術(shù)和討論課題，這也使得低壓電力線載波通信技術(shù)成為當前以及未來最具有利用價值和應(yīng)用前景的通信技術(shù)之一。因此，我國電力行業(yè)也應(yīng)當加強對低壓電力線載波通信技術(shù)的深度研究，積極推廣和應(yīng)用低壓電力線載波通信系統(tǒng)，從而不斷提高低壓電力線載波通信技術(shù)在我國通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用價值，進而有效促進我國通信行業(yè)的高效、經(jīng)濟、安全、智能、可持續(xù)發(fā)展。

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TM73

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1004-7344（2016）21-0093-02

2016-7-10

陳錦偉（1973-），男，廣東廣州人，助理工程師，學士，主要從事通信工程建設(shè)工作。