窄带电力线通信技术-longsy
(完整版)PLC国内外发展现状
PLC国内外发展现状
国外对电力线通信的研究开始较早,1978年,Pico Electronics公司研发了国际通用的面向智能家居的电力线通信协议X10,成为全球第一个利用电力线控制电器设备的标准。该协议利用50Hz(或60Hz)的交流电过零点时刻进行数据传输[3],因而数据速率很慢,传输一条指令需要约Is,且只能传输有限的控制信号。但它的出现,使得电力线通信成为现实。1990年,英国联合电力公司的子公司Norweb通讯开始对电力线通信进行研宄并于1995年与加拿大的北电网络(Nortel)公司联合研发电力线通信这项新技术。在随后的两年里,这两家公司在英国曼彻斯特对20个居民用户进行了成功试验,但并未得到推广。同年10月两家公司在电力线通信的关键技术点上取得重大突破,利用其新开发的DPL(Digital Power Line)实现了1Mbps的远程通信,从而将电力线网络变成了信息的高速公路[4],被认为是电力线通信发展历史的又一里程碑。
目前国外对于电力线通信的研宄从技术上主要分为两大方向:一类是窄带电力线通信的研究,其带宽在不同的国家地区有不同的规定,美国为50-450KHZ,欧洲为148.5KHZ(其中95KHZ以下用于接入,95KHz以上用于户内通信),主要应用于智能抄表,设备管理,照明控制等领域。另一类为宽带电力线通信的研究,在美国指4-20MHZ频段,主要用于户内通信;在欧洲尚无统一的标准,欧洲电信标准组织(ETSI)的标准将它定为1.6-10MHZ作为户外接入,10-30MHZ作为户内通信,欧洲电工标准化委员会(CENELEC)制定的标准以13MHz为分界点。
基于OFDM的低压电力线窄带载波通信技术及其应用
基于OFDM的低压电⼒线窄带载波通信技术及其应⽤
基于固定频点的传统窄带调制技术在实际应⽤中存在通信速率低、抗窄带⼲扰和多径衰落能⼒差、可靠性不⾼等局限。结合基于OFDM 的PRIME 和G3-PLC 标准，对国内外OFDM 技术研究现状进⾏了介绍。通过分析OFDM 基本原理和同步、信道估计、峰均功率⽐等关键技术，验证了基于OFDM 的低压窄带载波具有通信速率⾼、抗多径延时﹑频率选择性衰落和突发性⼲扰能⼒强、通信可靠性⾼等优点，在远程⾃动抄表、家居智能化以及新型智能化⼩区等⽅⾯具有⼴阔的应⽤前景。
关键词
电⼒线通信；正交频分复⽤；窄带载波
基于OFDM 的低压电⼒线窄带载波通信技术及其应⽤
王智慧，李建歧，渠晓峰，赵
涛
（中国电⼒科学研究院北京100192）
摘要
1引⾔
低压电⼒线载波（power line carrier ，PLC ）通信技术利
⽤⼰有的380V/220V 低压配电线作为传输媒介，⽆需另外敷设专⽤通道即可实现⼏乎所有点之间的数据传递和信息交换，被⼴泛认为是楼宇⾃动化、远程抄表、安防监控等领域替代专⽤⽹络的⼀种重要的数字通信⽅式[1~3]。从使⽤带宽的⾓度来说，PLC 通信分为窄带电⼒线载波通信和宽带电⼒线载波通信。窄带电⼒线通信技术是指带宽限定在3～500kHz 、通信速率⼩于1Mbit/s 的电⼒线载波通信技术，多采⽤普通的频率键控（FSK ）、相位键控（PSK ）等频带传输技术；宽带电⼒线(broadband over power line ，
BPL)通信技术是指带宽限定在2～30MHz 、通信速率通常
《低压窄带电力线通信_第11部分》编制说明
低压窄带电力线通信
第11部分：3 kHz～500 kHz频带、输出电平和电磁骚扰限值
编制说明
1工作简况
1.1任务来源
《低压窄带电力线通信第11部分：3 kHz~500 kHz频带、输出电平和电磁骚扰限值》是国家标准制订计划项目（计划号：20120825-T-604），由全国电工仪器仪表标准化技术委员会归口。经秘书处召集，由电力用户、制造企业、载波通信企业以及相关科研机构组成了标准起草工作组。
注：20120825-T-604自动抄表系统基于窄带的低压电力线载波抄表系统第215部分: 频带、发射电平和电磁骚扰。
《低压窄带电力线通信》分为如下几部分：
——第11部分：3 kHz~500 kHz频带、输出电平和电磁骚扰限值。
——第31部分：窄带正交频分复用电力线通信 - 物理层规范。
——第32部分：窄带正交频分复用电力线通信 - 介质访问控制层规范。
本文件是《第11部分：3 kHz~500 kHz频带、输出电平和电磁骚扰限值》标准（以下简称“第11部分”）的编制说明。
1.2目的和意义
本标准是国家“十二五”智能电网下的AMI（高级量测体系）通信核心标准。该制订计划在2011年全国电工仪器仪表标准化技术委员会第四届三次会议获得一致通过，是“十二五”技术标准专项、国家标准复审确认的修订项目，是国家标准化体系建设工程规划提出的项目。
当前，随着国际国内AMI系统的快速发展，特别是国内用电用户信息采集系统的高速发展和部署，为保证系统健康地可持续发展，世界各国高度重视通信层的统一性、开放性和兼容性的研究和标准化工作。在IEC 61000-3-8/EN 50065和IEC 61334框架下，美国和欧洲都建立起自己的PLC通信协议和外特性指标要求。提高通信技术水平是AMI系统发展的关键，并急迫需要标准规范的支持，以使PLC技术在规范和有序的环境下发展。
窄带电力线通信信道背景噪声抑制方法
通信网络技术
2024年1月25日第41卷第2期
159 Telecom Power Technology
Jan. 25, 2024, Vol.41 No.2
赵化君：窄带电力线通信信道
背景噪声抑制方法
抑制方法之后，衰减因子呈现上升态势，杂波分量处于高水平。经过噪声抑制之后，信噪比在10～17 dB 变化，误码率在0.03×10-6～0.12×10-6 bit 变化。由此可见，使用本文设计的方法能够有效地抑制通信信道背景噪声，为窄带电力线通信质量提供保障。
3 结 论
本文设计了窄带电力线通信信道背景噪声抑制方法。从信号衰减特征、噪声抑制模型、杂波分量抑制等方面，找出通信信道背景噪声的来源，并对不同类型的噪声采取不同的抑制方法。通过噪声来源检测、噪声分类、噪声估计、噪声抑制等形式，验证了背景噪声抑制方法的可行性与优越性，有效提高了电力的通信质量。参考文献：
[1] 王 勇，李有明，胡文飞，等.电力线通信中
基于L1-L1优化算法的脉冲噪声抑制算法[J].无线通信技术，2021，30（1）：12-17.
[2] 郝 雪，耿立卓，董 哲，等.基于压扩变换
的电力线通信系统脉冲噪声抑制[J].信息技术，
2021（9）：24-29.
[3]
徐利剑，胡松涛，邹晨阳.基于奇异值分解及波数滤波的三维地质雷达噪声抑制技术研究[J].江西水利科技，2023，49（5）：334-338.
[4]
林苏斌，周 云，张丽萍，等.Boost 电感反相绕组法的共模噪声抑制特性分析与设计[J].中国电机工程学报，2022，42（5）：1946-1957.[5]
宽带载波与窄带载波的对比
电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。
(1) 通信速率问题。Shannon 定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为：
)1(log 2N S B C +=
要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ，或增加信噪比S/N 来实现。其中B 与C 成正比，而C 与S/N 呈对数关系，因此，增加B 比增加S/N 更有效。当B 增加到一定程度后，信道容量C 不可能无限的增加。信道容量C 与信号带宽B 成正比，增加B ，势必会增加C ，但当B 增加到一定程度后，C 增加缓慢。这是由于随着B 的增加，噪声功率N=n0B 也要增加，从而信噪比S/N 要下降，最终影响到C 的增加。
0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→ 由此可见，在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时，信道容量C 是有限的，即极限传输速率Rmax 是有限的。
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)
(完整)宽带载波与窄带载波的对比
电力线载波通信(PLC ）是一种使用电力线进行数据传输的通信技术,即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信（10kHz ～500KHz ）和宽带电力线载波通信（2MHz ～20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。
(1) 通信速率问题.Shannon 定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率（或称信道容量）为:
)1(log 2N S B C +=
要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量.增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ，或增加信噪比S/N 来实现。其中B 与C 成正比，而C 与S/N 呈对数关系,因此，增加B 比增加S/N 更有效。当B 增加到一定程度后，信道容量C 不可能无限的增加.信道容量C 与信号带宽B 成正比，增加B,势必会增加C ，但当B 增加到一定程度后，C 增加缓慢。这是由于随着B 的增加，噪声功率N=n0B 也要增加，从而信噪比S/N 要下降,最终影响到C 的增加。
0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→
由此可见,在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时，信道容量C 是有限的，即极限传输速率Rmax 是有限的。
低压配电网电力线载波通信与新技术
低压配电网电力线载波通信与新技术
低压配电网是一个用户多、分布广、用户必不可少的动力能源传输网络，同时也是一个日益被看好的、将来可以随时使用的高速数字通信网络。低压配电网被认为是不久的将来“最后一公里”互联网接人的理想解决方案。
文章详细阐述了低压配电网作勾数据网所固有的特点、技术分类与概况、实际应用与开发现状，同时探讨了低压配电网电力线载波通信的专展。
引言
近年来，电力线载波通信（Power Line Communication，PLC）技术已经成为通信系统中新的研究热点，它被看成一种未来重要的现场设备总线通信技术。然而，作为一种具有光明前景的通信方式，电力载波通信由于具有时变性、频率选择性等固有特点，使其在具体应用中还存在很多问题等待解决。
电力载波通信特点
1 电力线载波通信技术概况
电力线载波通信（PLC）是指利用专用调制解调器对信号进行调制，然后把信号加载到现有电力线中进行通信的技术。早在20世纪20年代电力载波通信就开始应用到l0kV配电网络线路通信中，利用电力载波机和阻波器，在中高压配电网中传输语音、控制指令和系统状态等信息，并形成了相关国际和国家标准。对于低压配电网来说，许多新兴的数字技术，例如扩频通信技术、数字信号处理技术和计算机控制技术等，大大提高和改善了低压配电网电力载波通信的可用性和可靠性，使电力载波通信技术具有更加诱人的应用前景。为此，美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100～450kHz；欧洲电气标准委员会（CENELEC）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贡献。尽管如此，低压配电网电力线载波通信中的很多问题仍没有得到很好解决。同时，随着电力载波应用领域的推广和扩大，低压配电网电力载波通信成本问题、协议（标准）问题、安全问题等一系列问题也开始浮出水面。低压配电网电力线载波通信的实用化还面临着许多考验。
PLC相关资料介绍
窄带载波通信
窄带电力线通信技术是指在 3KHz—500KHz 频率范围的电力线载波通信应用， 包括了由 CENELEC （欧 洲电子技术标准委员会）规定的 CENELEC 频带（ 3KHz—148.5KHz ） 、 FCC （ federal Communications Commission,美国联邦通讯委员会） 规定的 FCC 频带 （9KHz—140KHz） 、 ARIB （Association of Radio Industries and Businesses,日本无线电工业及商贸联合会）规定的 ARIB 频带（10 KHz—450KHz）以及我国（EPRI） 规定的窄带频带（3 KHz—500KHz） 。 CENELEC 和 CEN 以及它们的联合机构 CEN/ CENELEC 是欧洲最主要的的标准制定机构。 CENELEC 于 1976 年成立于比利时的布鲁塞尔，由两个早期的机构合并而成。它的宗旨是协调欧洲有关国 家的标准机构所颁布的电工标准和消除贸易上的技术障碍。 CENELEC 的成员是欧洲共同体 12 个成员国和 欧洲自由贸易区（EFTA）7 个成员国的国家委员会。除冰岛和卢森堡外，其余 17 国均为国际电工委员会 （IEC）的成员国。 CEN 于 1961 年成立于法国巴黎。1971 年起 CEN 迁至布鲁塞尔，后来与 CENELEC 一起办公。在业务范围上，CENELEC 主管电工技术的全部领域，而 CEN 则管理其它领域。其成员国与 CENELEC 的相同。除卢森堡外，其它 18 国均为国际标准化组织（ISO）的成员国。 CENELEC 窄带频带划分及其应用 CENELEC A 3KHz—95KHz CENELEC B 95KHz—125KHz CENELEC C 125KHz—140KHz CENELEC D 140KHz—148.5KHz 保留给电力公共事业部 面向所有应用 具有强制 CSMA/CA 协议的家庭网络系统 军用和安全系统
浅析智能电网信息和通信关键技术
浅析智能电网信息和通信关键技术
摘要：我国电力系统的建设随着社会经济的发展不断进步，通信技术的应用促
使电力行业向自动化、智能化的方向发展，使网络的智能化水平不断提升。发展
电力事业离不开智能化电网的建设，本文主要分析了智能电网信息和通信关键技术，以供参考。
关键词：智能电网；信息；通信技术
引言
电网智能化是目前我国电力系统的发展方向，而电力通信为智能化电网的实现提供了帮助，智能化电力通信带来更优质的电力服务，促进国计民生的发展进步。就目前而言，我国
电力通信系统快速发展，智能电网是电网改革的重要内容之一，受到了广泛关注，电力通信
在智能电网中的应用能够帮助电力服务的领域得到拓宽，保证电力系统的服务质量，从而确
保电力行业稳定和谐的发展
1智能电网信息和通信关键技术
1.1智能电网通信技术
通信技术在电力系统中，要想实现电网的智能化，保证电力输送更加快捷方便，那么必
须要高性能的信息通信系统作为支撑，形成高速、双向的信息传播渠道，实现电力系统的集
成化服务。就目前而言，我国的电力信息通信系统具有多种类型，例如电力线、无线和光纤
等通信形式，这些不同类型的信息通信系统在我国的智能电网建设中有各自的优缺点，因此
在各领域有着不同程度的应用。
（1）电力线通信技术：该项技术比较传统，通常情况下，可以被分为窄带电力线通信技术以及宽带电力线通信技术两大类。在实际应用中，后者的传输速度比较快，一般可以达到100Mbit/s。然而，其在日常应用中也暴露出一定的缺陷，例如，无法适用TCP/IP通信协议，因此，很难与其他通信网络建立连接。另外，该技术在实际应用中会出现信号衰减、载波频
宽带PLC和窄带PLC通信技术浅较
宽带PLC和窄带PLC通信技术浅较
20世纪20年代，通信行业迎来了快速发展的时期，通信技术不断进步。总的说来通信技术可以分成两个主要的类别：第一类是宽带电力线通信；第二类是窄带电力线通信。所谓宽带电力线通信指的是那些通信速率大于1MHz并且工作频率大于2MHz的通信技术，而窄带电力线通信指的是速率不超过1MHz并且工作频率不超过500kHz的通信技术。
1 电力线通信技术概述
1.1 宽带PLC技术
在宽带PLC技术发展的初始时期，通信技术标准是多种多样的，但是随着时代的发展和技术的进步，现阶段宽带PLC技术正在逐步走向统一。总的来说，目前比较常见的200Mbit/s PLC技术主要有三个：第一个是HomePlug AV；第二个是UPA PLC；第三个是HD-PLC。
就HD-PLC技术而言，日本是使用该技术比较多的国家，其他国家使用的相对较少；HomePlug AV和UPA PLC在全球范围内都有使用者，因此目前两者处于竞争市场份额的状态。
一般来讲，宽带电力线通信技术主要有两个主要用途：第一，用于室内联网。这里的室内联网指的是以宽带电力线通信技术为媒介将室内的不同房间都置于有网络的状态；第二，用于楼宇接入。相较于室内联网，宽带电力线通信技术在楼宇接入的应用还处于不断完善的状态，比较容易在最后的300米出现问题。
1.2 窄带PLC技术
目前不同国家对窄带PLC技术的频带要求有所不同，具体来讲：欧洲国家将窄带PLC技术的频带规定在3～148.5kHz之间；而美国的联邦通讯委员会将窄带PLC技术的频带规定在9～490kHz之间；日本也对窄带PLC技术的频带进行了约束，限制在10～450kHz之间；就我国而言，我国比较重视3～90kHz的频带。
窄带电力载波标准
窄带电力载波标准
窄带电力载波通信是一种使用电力线作为通信介质的通信技术，其载波信号频率范围通常为10kHz~500kHz。在实际应用中，窄带电力载波通信系统通常采用FSK、PSK等调制方式进行数据传输。
窄带电力载波通信具有一些显著的优势。首先，它利用现有的配电线网络进行数据传输，因此无需另外铺设通信线路，具有很高的成本效益。其次，窄带电力载波通信具有较强的抗干扰能力，能够在电力线上的噪声和干扰环境下稳定工作。此外，窄带电力载波通信还可以实现点对多点的通信模式，方便进行组网和数据传输。
然而，窄带电力载波通信也存在一些限制和挑战。首先，由于其通信带宽较窄，因此通信速率相对较低，通常只能支持较低的数据传输速率。其次，窄带电力载波通信容易受到电力线上的噪声和干扰影响，需要进行有效的信号处理和调制解调技术来保证通信的可靠性。此外，由于电力线的特殊性和复杂性，窄带电力载波通信系统的实际应用效果可能会因不同的用电环境和设备而有所不同。
总的来说，窄带电力载波通信是一种具有潜力的通信技术，尤其适用于对实时用电数据要求低、电表分散、工程施工难度大的地区。随着技术的不断发
展和优化，窄带电力载波通信有望在智能家居、智能农业、智能工业等领域得到更广泛的应用。
电力线载波通信系统
2、从使用得带宽角度划分
从使用得宽带角度来说,电力线载波通信分为宽带电力 线载波通信(Brodband Power Line munication,BPLC) 和窄带电力线载波设备。所谓电力线宽带通信技术就就 是指带宽限定在2M～30MHz之间、通信速率通常在 1Mbit/s以上得电力线载波通信技术,她多采用先进得 OFDM技术,实现高速数据传输。所谓窄带电力线载波通 信技术就就是指带宽限定在3～200kHz、通信速率小于 1Mbit/s得电力线载波通信技术,她所采用普通得PSK技
结合设备连接载波与输电线,包括高频电缆,作用就是提供高频信号 通路。输电线既传输电能又传输高频信号
2、电力线载波机
1)、电力线载波机得特点 电力线载波机就是将音频信号调制到高频载波上,并通过电力线 传送信息得载波通信设备。其特点:1、电力线上噪声电平很高,为 保证接受端信噪比符合要求,载波机发送功率较大(约为1～ 100W)2、为集中利用发送功率,一台载波机得路数较少。3、电力 线上载波信号得传输衰减电力系统运行方式及自然状况得影响, 接收机应具有较好得自动电平调节系统,在接受信号电平变化较 大得情况下,仍使音频输出电平变很小。4、主要用来传送电力调 度及安全运行所需得电话、远动、远方保护信号。可以复合传送 这些信号,称为复用机,而专门传送其中一些信号得,称为专用机 。
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：
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、、
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
、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。
电力线通信技术及其应用
电力线通信技术及其应用
作者：李洪民
来源：《数字技术与应用》2013年第06期
摘要：本文介绍了利用电力线传输数据和媒体信号的通信方式，并就该技术的具体应用作了介绍，该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息，再把高频从电流中分离出来并传送到终端以实现信息传递
关键词：电力线通信电力猫调制载波
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0042-02
电力线通信（Power Line Communication，英文简称PLC）技术是利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式，该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话等终端以实现信息传递。该技术最大的优势是不需要重新布线，只是在电力线上实现数据语音和视频等多业务的承载实现四网合一，终端用户只需要插上电源插头就可以实现因特网接入。在中国，三网已经开始进行融合，这对电力线通讯（Power Line Communication--PLC）需求也就越来越强烈。电力猫的出现，则是PLC技术的最新发展。电力猫即“电力线通讯调制解调器”，是通过电力线进行宽带上网设备的俗称。使用家庭或办公室现有电力线和插座组建成网络，来连接PC、ADSL modem、机顶盒、音频设备、监控设备以及其它的智能电气设备，来传输数据，语音和视频。它具有即插即用的特点，能通过普通家庭电力线传输网络IP数字信号。
1 基本原理
在发送数据时，利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，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取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到终端设备，以实现信息传递。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。电力线载波双向传输模块包括：调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路和解调器等部分组成，其中振荡器是为调制器提供一个载波信号。在发射数据时，待发信号从TXD端发出后，经调制器进行调制，然后将已调信号送到功放级进行放大，再经过 T/R转向开关和耦合电路把已调信号加载到电力线上。接收数据时，发射模块发送出的已调信号通过耦合电路和T/R 转向开关进入解调器，经解调器解调后提取原始信号，并将原始信号从RXD 端送到下一级的数字设备中。
国内外低压电力线载波通信应用现状分析
国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析
国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析1.概述
电⼒线载波通信（PLC）是电⼒系统特有的、基本的通信⽅式。早在20世纪20年代，电⼒载波通信就开始应⽤到10KV配电⽹络线路通信中，并形成了相关的国际标准和国家标准。对于低压配电⽹来说，许多新兴的数字技术，例如扩频通信技术，数字信号处理技术和计算机控制技术等，⼤⼤提⾼和改善了低压配电⽹电⼒载波通信的可⽤性和可靠性，使得电⼒载波通信技术具有更加诱⼈的应⽤前景。为此，美国联邦通信委员会FCC规定了电⼒线频带宽度为100~450kHZ；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。利⽤低压电⼒线来传输⽤户⽤电数据，实现及时有效收集和统计，是⽬前国内外公认的⼀个最佳⽅案。低压电⼒线是最为⼴泛的⼀种通讯媒介⽹络，采⽤合适的技术充分⽤好这⼀现成的媒介，所产⽣的经济效益和⽣产效率是显⽽易见的。
在20世纪90年代，⼀些欧洲公司进⾏涉及电⼒线数据传输的试验，虽然最初实验效果好坏参半，通信技术的不断进步与互联⽹业务的蓬勃发展带动了电⼒线通信的显著增长。在美国，弗吉尼亚州马纳萨斯市⾸次开始⼤范围部署PLC的服务，提供抄表、上⽹等业务，速率达到了10Mbps，费⽤为30美元/每⽉，在该地区已覆盖3.5万城市居民⽤户。⽬前，摩托罗拉公司正在进⾏Powerline MU计划，该技术提⾼到⼀个新系统，摩托罗拉的系统只使⽤居民住宅⽅⾯的低压电⼒线传输，以减少天线效应。摩托罗拉公司邀请美国⽆线电中继联盟参加与这些测试，甚⾄摩托罗拉在其总部安装了系统，初步结果⾮常乐观的展⽰了抗⼲扰特性。该PLC技术仅⽤于最后电⽹分⽀向室内的⼀段进⾏数据传输，⽽信号通过⽆线电获取传到配电⽹节点，这就限制了从最后这⼀段到室内的信号对周围地区的⼲扰，实现了居民⽤户的电能数据采集。在埃及，综合项⽬⼯程办公室（EOIP）部署了⼴泛的PLC技术应⽤在亚历⼭德⾥亚、法耶德和坦塔。⽴⾜于本⼟开发的系统，该公司提供了为
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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