毕业论文绪论

2020-03-04 01:44:08 来源：范文大全收藏下载本文

1．绪论

1.1 研究目的和意义

电力网是一个近乎天然、入户率绝对第一的物理网络，而现有的功能仅仅是传输电能。如何利用网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上，实现窄带或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通信网，是多年来国内外科技人员技术攻关的又一目标。

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。

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，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。广义电力线通信(Power Line Communication,简称PLC)技术早在六十多年前就应用在输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信。

现在通常所说的PLC是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭Internet“宽带”接入和家电智能化联网控制，即高速数据PLC

由于在低压电力线上实现通信有许多技术难点：如网络不规范、节点多、隔离多、随机干扰等。也可以说民用电力线路阻抗对通信而言是一个不确定、无规则、随机干扰的非标准通信网。在技术上带来很大难度，成为通信领域上的一大挑战课题。

在实现低压配电网中可靠传输的基础上，将这种数据传输方式与其它通信方

式结合起，从而实现充分利用已有的低压电力线网络。电力线载波技术是一种适于在配电网中实现可靠数据传输的电力线通信技术，通过使用电力线载波，包括常规载波以及扩频技术预计可实现低成本、高可靠性、相对速率较高的数据传输，它不仅可以应用于智能抄表，还可以非常简单地嵌入于智能家电，路灯监控等用量非常大的设备中，其具有很高的研究价值。

1.2 国内外研究现状与发展趋势

20世纪20年代，国外一些著名的公司和研究机构开始对低压电力载波通信技术进行研究。

1930年西门子公司在德国波茨坦建立了用于低压配电网络和传输媒介的波纹载波系统（RCS系统）。该系统能够以最小的损耗通过低压配电网实现对终端设备的管理。

1958至1959年间，美国德克萨斯元件公司的JackKilby和Fairchild半导体公司的Robert Noyce最早发明了电力线载波通信集成电路。

1993年，英国SWEB公司成功地在一地区性有限遥测系统 RMS中采用中、低压配电网进行两路数字载波通信，将已有的水、电表计与电能表计连接起来，能提供包括水、天然气、电能的自动抄表等功能。

1999年ABB公司成功开发出基于跳频方式的低压电力载波通信系统DartNet，信号传输速率为1.2kbps。

2000年1月和4月Intellon公司采用OFDM 技术（正交频分复用技术）进行的组网试验，可实现速率为14Mbps的数据传输。

2001年7月1日德国开始电力线通信的工业批量生产，同年五月七日联盟完成了6个月的电力线通信测试，在北美两国成功进行了几百多户的家庭互联和上万次两线路的传输测试。六月Intellon公司电力线接入网解决方案和产品在进入市场，该产品将传统的通信传输网连接电力线网络，且该产品使用一项特殊的新技术，因此音频或数据能发送至电力线，由此传输到每个终端使用者。

目前，宽带电力线通信技术的应用主要有两个方面：一方面是以美国为代表，致力于将宽带电力线通信应用到智能家居中。宽带电力线通信技术的智能家居应用是室内（工厂或家庭），利用已有的低压电力线配电网和插座作为通信媒质和

节点，组建内部局域网，致力于突破通信关键的“最后一百米”瓶颈。这一领域以美国的Intellon公司为代表，其最新INT6400芯片达到200Mbps速率。另一方面是以欧洲国家为主，将宽带电力线应用到宽带接入网中。该方案是从一级高中压变压器开始，利用中压电力线作为通信信道，然后利用庞大的低压电力线配电网络将数据传送至各个终端用户，该方法是通信主网络和“最后一公里”瓶颈的重大突破。该应用领域的重要领头者是西班牙的DS2公司，其最新DSS9001芯片同样达到200Mbps速率。以上公司展示了宽带电力线通信的不同运用领域，但他们所使用的关键技术实际上已经占据了宽带电力线通信领域事实上的标准。

我国于2002年，在沈阳建立了我国第一个PLC接入试验社区，完成了接入网、电视选播、智能社区等项目，这次工程目由国家电网电力通信中心完成。5年后，国电通第2次建立了有一个电力线通信网，在北京某社区的1号单元楼和2号单元楼连接成功，这个项目所使用的系统完全是我国自行研发，尚属首次。该电力线通信网络的单终端使用时，传输平均速率速率在5Mbps上。整个网络构建简单，投入成本低廉，设备安装便捷，通信系统可靠性高。

国家电网公司于2009年开始实行智能电网的建设，其中就指出：采用宽带电力线通信技术的智能电表，是电力线通信技术参与智能电网建设的重要途径，宽带电力线通信是只能电网的重要组成部分。

近年来，我国更是推行把互联网、电视、电话及电力传输集于一体的“四网合一”。2010年7月16日，福建省电力科学研究院向新闻界现场演示了利用自行研发的200兆宽带电力线调制解调器，集互联网、电视、电话及电力传输于一体的“四网合一”宽带电力线通信新技术。福建省电力科学研究院的产品生产专业公司——福建亿力网络公司为巴西PARANA州和CURITIBA州的居民小区提供电力线宽带组网产品和技术服务；同年6月，该公司还开展了马来西亚以及其他伊斯兰国家的100万户居民小区宽带电力线上网业务，第一期电力线宽带组网工程已经在当地试点小区开展。

我国TP-LINK（普联）公司于2010年10月13日联合Atheros公司在京举行了电力线通信产品发布会。其推出的型号为TL-PWA2701N电力线AP（Acce Point，无线接入点）兼具电力线通信与无线AP功能，拥有200Mbps电力线传输速率，

150Mbps无线传输速率，支持硬件快速安全设置（Quick Safe Setup，QSS），可分别用于快速建立安全的无线连接和电力线连接；型号为TL-PA501的电力线适配器插入插座即可可接入网络，500Mbps传输速率，同一电表范围内传输距离可达300米以上，支持Homeplug AV标准。型号TL-PWR2840N的电力线无线路由器拥有200Mbps电力线传输速率，300Mbps无线传输速率。

1.3 本文的主要工作

目前国内许多公司已开发出较多相对成熟的低压电力线载波通信模块或芯片，这些模块主要采用串口连接上位PC，实际应用中不够方便。

本文主要完成了以下几方面的工作：

1.概述低压电力线载波的基本特性和基本原理。简述在电力线载波领域几种不同的调制方式。

2.低压电力线载波模块的设计原理及其硬件电路的分析与实现。

3.低压电力线载波通信的程序编写。

4.低压电力线载波模块通信的调试与分析。