4.1 窄带载波通信方式的应用方面
深圳维方电子技术开发有限公司采用窄带载波FM调制方式自主开发了一套“链码”自适应电力线载波数字通讯技术。该技术主要采用单片机进行开发,独创了一套全新的硬件滤波、软件抗干扰和编码解码理论,使其产品能够在异常恶劣的电力线通讯环境下完全做到“全天候24小时、无误”传输。
窄带载波FSK调制解调技术在国外发展比较成熟,广泛用于电源管理系统,如自动抄表系统、家庭电器控制、办公楼内部通信、火警和防盗报警系统等。
超窄带技术为自动读表(AMR)系统、电力系统检测提供了一种低成本的远距离监视管理方案。该技术在一些发达国家已经得到广泛应用。除了抄表功能外,在能源管理中也有不少的应用,如线路电压监视、噪声监测、监测短时和长时停电情况等。
4.2 双向工频自动通信技术的应用方面
80年代中期美国DCSI(Distribution Control Systems Inc)公司就进行基于TWACS技术的产品研制,90年代初期开始进入实用阶段。TWACS技术以其抗噪声性能好、无驻波和盲区、信号可直接穿过配电变压器而无需中继等的优良品质,非常适合于电力线通信,可广泛用于远程电气设备监控、自动抄表等方面。2001年10月24日,美国DCSI公司对外宣布,2002年第一季度其TWACS的多功能电力线载波(PLC)自动抄表(AMR)系统订货数量达37.6万套,订单金额总计3千万美元。
4.3 扩频载波通信的应用方面
扩频通信在无线通信方面得到了很好的运用,第三代移动通信就是建立在扩频通信基础上的。在电力线这种突发干扰较大的媒体上采用扩频通信技术将大有可为。目前,国外采用扩频技术,在配电网电力线SSC通信系统开发方面,德国、英国、美国、加拿大等国家的研究机构(公司和学校)先后研究开发了自己的系统。已推出了传输数据速率为19.2 kb/s和100 kb/s的电力线扩频通信产品;在市电网上传送2 Mb/s以上速率的产品;在市电网或10 kV电网上传输4.8 kb/s速率的数据传输设备(符合以太网协议)。这类产品具有可靠性高、抗干扰能力强、体积小、误码率低、传输数据速率高等显著特点。可广泛用于变电站自动化、配电自动化、远程数据采集和控制、路灯管理、智能小区等方面。
国内的深圳市亚奇通电子技术有限公司采用直序扩频频率调制解调技术实现电力线载波通信。应用先进的模/数转换、数字滤波、数据压缩、相关判决、纠错编码等数字处理技术,极大地提高了数据交换的可靠性和准确性。在噪声很大的情况下,即使信噪比S/N<1的情况下依然可以正常通信。并且已生产出了相关的产品,用于自动抄表系统、楼宇自动化等方面。
4.4 多载波正交频分多址(OFDM)技术的应用
由于OFDM技术可较好地解决多径衰落或者多径反射所引起的信道选择性衰减,又可克服信道的窄带干扰,同时又具有频谱利用率高、信道均衡技术简单、信号调制解调易于实现、纠错能力强等优点,正受到国内外研究机构和生产厂商的广泛重视。
OFDM技术在电力线高速数字通信的应用刚刚开始,目前,采用OFDM技术的公司有美国Intellon公司、Wi-LAN公司、德国PolyTrax公司和Inari公司的第三代10Mb/s芯片组等。美国Intellon等61家公司组成家庭插座电力线联盟(The Home Plug Power Line Alliance),旨在推动以电力线为传输媒介的数字化家庭(digital home)。最近,该联盟研究中、低压配电网高速数据通信的关键技术—多载波正交频分复用技术(OFDM)取得了突破,于2000年1月4日进行了组网实验,研究实验表明,可以在配电线上实现14 Mb/s的数据传输。目前,基于OFDM技术的电力线高速数字通信产品的数据传输速率已经达到了14 Mb/s。
5 电力线载波通信技术的发展趋势
作为通讯技术的一个新兴应用领域,电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场为全世界所关注,成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究,并开发出相对应的器件和产品,如:Intellon、Thomson、Atmel等等。而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息,特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
从总体来说,电力线载波通讯技术在向五个方面发展:
(1) 从个别用户到低压段区段使用(PLC),其后段部分采用电话线、光缆、无线等构筑网络
(2) 仅用于低压部分(AC110/220 V);
(3) 室内系统正在出笼;
(4)室外系统成为研究课题;
(5)向家居自动化发展(需要1 Mb/s以上速率)。
6 结论
电力线主要功能是电力传输,对于高频通信来说,其环境是一种恶劣的信道环境,利用电力线进行载波通信有诸多困难和需要解决的理论问题。然而随着现代通信技术、网络技术及相关的数字信号处理技术的快速发展,利用低压电力进行数据传输已逐渐成为现实,并开始服务于人们的日常生活。
电力线通信技术有着令人振奋的应用前景。从速率来看,已有从数十比特到数兆比特的成功应用,因此不管控制网络还是信息网络都能使用电力线通信技术获得所得的应用要求;从可靠性来看,电力线通讯可提供误码率小于10-1且无需拨号的专线连接;从经济上来看,由于电力线随处部有,无需重新敷设通讯线路,既节省线材费用、又不构成对建筑物(特别是已装修完工的建筑物)的损坏;从方便性来看,改变通讯对象(或网络结点)极为方便,提供厂有线方式下无线通讯的位置灵活性。对于我国这样—个经济不发达、通讯条件落后的国家,开发利用电力线通讯技术是非常必要的。
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10 深圳Archnet网站:http//www. archnetco.com
11 深圳维方科技公司网站:http://www.way.founder.com
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