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电力线通信研究.ppt

电力线通信研究

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2019-06-12 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电力线通信研究ppt》,可适用于工程科技领域

电力线通信(PLC)研究‹#›目录技术概述发展历程存在问题发展前景‹#›什么是电力线通信?电力线通信技术(PowerLineCommunication)简称PLC是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流然后用电线传输接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。‹#›PLC分类电力线通信(PLC)的分类按速度按电压低速PLC高速PLC高压电力线载波通信中压电力线载波通信低压电力线载波通信指数据传输速率小于Mbits的电力线通信技术主要用于负荷控制、远程抄表、智能建筑和家居自动化等传输速率在Mbits以上的电力线通信技术由于该技术土要应用于互联网访问领域又称为电力线上网应用于kV及以上电压等级的电力线载波通信技术。载波线路状况良好主要传输调度电话、远动、高频保护及其它监控系统的信息应用于kV电压等级的电力线载波通信技术。载波线路状况较差主要传输配电网自动化信息和大用户抄表信息应用于V电压等级及以下的电力线载波通信技术。载波线路状况极差主要传输电线上网、用户抄表及家庭自动化的信息和数据‹#›PLC技术的应用由此可见电力线通信技术主要应用于:电网控制配电自动化远程抄表互联网接入智能家居和家庭自动化前三点是针对电力控制系统的应用是电力线通信技术的发展初衷为了便于电网的管理和控制对于带宽和速度的要求并不高称为低速电力线通信。但随着技术的发展电力线可以传输高带宽的数据量的时候因为互联网接入和智能家居和家庭自动化应用等电力线通信的增值服务开始得到重视本研究主要针对后两项的应用即高速电力线通信(文中如不加说明电力线通信即指高速电力线通信)。‹#›(高速)电力线通信原理电力线通信的基本原理:利用现有的电力网作为物理传输介质将数据信号调制在整个电力网中接收方借助解调设备(也称为电力猫)将信号还原为PC、笔记本电脑、智能手机等计算终端提供网络接入服务。‹#›电力线通信技术的主要优势现有设施铺设广泛:低压电力线是现有的电力基础设施是世界上覆盖面最大的网络无需新建线缆无需穿墙打洞避免了对建筑物和公共设施的破坏安装使用简单灵活:利用室内电源插座安装简单、设置灵活为用户实现宽带互联和户内移动带来很多方便带宽较宽满足日常使用:目前技术带宽可达到M可满足当前一段时间宽带接入业务的需要PLC的网络建设灵活:可根据用户需要按小区、甚至可以按照若干用户进行组网安装运行使用费用较低:由于建设规模和投资规模小而灵活运行费用低用户花费的上网费用也较低实现电力线的增值服务进而实现数据、话音、视频、电力的“四线合一”能方便实现智能家庭自动化和家庭联网‹#›电力线通信技术的不足由于受电网的影响PLC的传播距离有限在低压配电网上无中继的传输距离一般在m以下要实现自配电变压器至用户插座的全电力接入需要借助中继技术这势必要增加系统的造价。传播距离有限较大的噪声干扰电力线通信的噪音主要来源于与低压电网相连的所有负载以及无线电广播的干扰等由于负载的开关会引起电力线上电流的波动使得电力线的周围会产生电磁辐射所以沿电力线传送数据时会出现许多意想不到的问题低压电力线脉冲噪声干扰具有周期性、随机性和时变性。周期性干扰的周期、宽度、强度和发生时间等都不固定很难准确预测而且这些参数的变化范围也很大因此在低压网络上采取针对性的措施抑制这种干扰很困难‹#›电力线通信技术的不足与其他方式相比电力网使用的大多是非屏蔽线用它来传输数据不可避免地会形成电磁辐射影响数据的保密性。在“电力猫”工作时电力线产生的泄漏电波正变成无线通信中的噪音对附近其他无线电设施造成干扰。安全性较低速度不稳定“带宽共享”(SharedBandwidth)技术也是PLC的另一弊端用户上网时的速度取决于当时有多少用户上网。这与广电网宽带有类似之处相当于串联电路。家庭用户用电负荷的不断变化会导致电压不稳定电压的变化会带来干扰从而影响上网的质量用电高峰期PLC的速率将会明显减慢。‹#›电力线通信与其他技术的比较在与电话线、光纤、电缆、无线等互联网接入方式的比较中电力线载波技术具有投资成本低、运行费用低、施工周期短、维护工作小、传输频率较低等优点但是其抗干扰性比较差。‹#›目前电力线应用中采用的接入方式目前在保证用户接入带宽和接入稳定性前提下最经济的PLC接入系统采用光纤五类缆电力线的方式。这是目前普遍采用的PLC接入方式不仅可以实现用户的电力线接入提高了系统稳定性和传输带宽大大降低了负荷波动对吞吐量的影响同时也大大降低了系统造价。电力网作为数据中枢的意义已经不大室内环境的联网才是它真正的舞台。‹#›电力线通信的标准概况从基本原理到最终的实现这期间要经历复杂的工作方能完成其中标准化的工作尤其关键。标准主要用于定义信号的调制解调技术、传输带宽选择、数据传输性能、QoS技术方案和安全机制等属性电力线通信三大阵营HomePlug电力线联盟(简称HPA)它主要由美国的PLC芯片厂商构成核心成员接近位包括Atheros、Broadcom、DLink是目前具有明显的领先优势欧洲的环球电力线协会(UPA)它的中心是西班牙DS公司日本松下创建CEPCA消费电子电力线通信联盟特点是采用独特的WaveletOFDM调变技术这三个企业团体之外作为电气标准制定机构的IEEE(电气和电子工程师学会)和ITU(国际电信联盟简称国际电联)也都先后致力于制定统一的电力线通信标准HomePlug标准Ghn标准‹#›HomePlug标准(年):现时电力线通信的主导技术作为美规的HPA联盟在市场上占据绝对优势拥有超过家以上的宽带运营商采用HomePlug技术部署所谓的宽带三合一方案。目前HPA旗下的HomePlug及HomePlugAV、HomePlugAV设备目前在全球的宽带电力线通信市场中占有高达百分之八十以上的市场份额HPA的持续成长茁壮、也吸引了许多新成员的不断加入例如硅芯片、服务供应商以及OEM制造厂商。HPA也因此具备了完整的产业代表性并在全球范围内创建HomePlug生态系统。HomePlugAV即HomePlugAV的升级版推出已经有一年多的时间了而其传输速率则进一步提升至Mbps。目前已有芯片厂商推出了基于该标准的解决方案‹#›GHn标准(年):同时支持电力线、同轴电缆、电话线等多种传输介质Ghn标准同样采用OFDM编码和MIMO多进多出技术它的传输性能同样能够达到Gbps除了支持电力线作为传输介质外Ghn还支持用电话线、同轴电缆等不同的介质用户可以在完全不改变现有设施的情况下、轻松地建立起高速家庭网络这样的应用前景几乎注定了电力线通信将以新的面目重新崛起但是Ghn的支持者在家庭联网领域的实力都相对薄弱而HomePlug联盟的成员几乎都是该领域的精英他们在终端产品上拥有重量级的地位。业内普遍认为在Ghn标准与HomePlug技术融合之前Ghn不可能获得全面的成功。‹#›目前室内电力线通信系统的构成局端电力网桥电力网桥(电力猫)两种系统构成:、骨干网在电表外连接局端电力网桥在每户室内通过电力猫接受互联网信号、直接光纤入户在室内用一对电力猫组建局域网‹#›电力猫的介绍电力猫又名电力网络桥接器是一种把网络信号调制到电线上利用现有电线来解决网络布线问题的设备是实现电力线通信的关键设备。在使用电力猫的时候最少需要只才能组建一个家庭局域网络将一只电力猫跟网络接入端连接另一只插入家中需要上网附件的任何一个电源插座就可以实现高达Mbps或Mbps的物理传输速率。市面上主流的电力猫产品涵盖了从Mbs~Mbs的规格以Mbs和Mbs的为主流售价大约在元~元一对。老规格的Mbs产品虽然也能买到但因为性能太弱已经处于淘汰阶段。至于Mbs的产品是目前电力猫的最高规格实际传输速度能达到MBs以上。一对Mbs电力猫的售价约元甚至更贵只适合经济能力较好的用户目前的销量很少。‹#›国外各地均在积极发展电力线通信技术欧盟为促进PLC技术的发展从年月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。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等家电力企业德国、奥地利、西班牙等个欧洲国家的个电力企业建立了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。‹#›国外电力线通信主要运作模式以美国为代表的家庭联网模式这种模式的PLC只提供家庭内部联网户外访问使用其他传统的通信方式充分利用室内的电力线能够将家庭的电器与网络联为一体为家庭智能化网络打下基础。以面向欧洲和亚洲的联网模式这种模式的PLC提供自配电变压器或楼边至用户家庭的全面PLC解决方案具有延伸方便的优势利用电力线在家庭、公司及各种场所处处可达的优势实现四处延伸‹#›国内的电力线通信应用国内的电力线通信应用分为两部分:以电表为界限电表外的电线归属于电网电表内的电线属于用户。如果在电表外的电力线通信属于运营商的业务范畴则受到政策的监管如果在电表内的电力线通信属于个人组网业务代替目前的室内接入方式(如WIFI技术等)可与可见光通信等技术相结合‹#›国内发展历程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。中国电力科学研究院从年开始承担国家电力公司第一个电力线高速数据通信技术项目的研究工作年研制出国内第一套传输速率为Mbps的PLC产品年在沈阳建立了国内第一个PLC宽带接入试验小区实现了宽带上网、视频点播、数字化小区管理等功能。年月国电通信中心与中国电力企业联合会标准化中心签订了标准项目合同《作为用户接入的低压电力线通信技术规范》旨在从电力行业的角度对PLC产品和网络等各方面进行管理。年月底由国电通信中心组织、中电飞华公司实施的北京电力线宽带接入试验网覆盖了多个居民小区接入楼宇近栋开通用户余户年月日首个智能小区左安门智能公寓项目试点改造完成。北京市电力公司相关负责人表示该智能小区可实现远程控制家电开关实现“出差关灯、上班做饭”等智能操作。‹#›目前主要推动的力量为电力系统国家电力系统运营商中电飞华:是国家电网公司国电通信中心和全国三十六个网省电力公司共同出资控股的国有公司有国家电网公司控股包括通信运营、系统集成、电力信息化三大业务体系设备商亿力电力:福建省电力科学研究院的下属公司主要经营电力猫业务提供电力线宽带组网产品和技术服务隶属于各地电力省网公司、电力科学研究院的公司:开始在智能电网示范小区推广电力线宽带业务芯片商如意科通信公司等:国家电网公司国电通信中心投资控股的一家集技术开发、销售、生产为一体的高新技术企业主要研发电力线通信芯片业务‹#›我国发展存在的问题(政策)在作为运营商方面电力线宽带在中国的发展仍受政策因素的制约。根据工信部的规定宽带属于《电信业务分类目录》中的第二类基础电信业务中的网络接入业务。经营基础电信业务须经国务院信息产业主管部门批准取得经营许可后方可开通。由于和目前三大运营商存在的利益冲突关系工信部对于电网开展此业务态度暧昧目前对于“三网融合”的政策鼓励使得PLC得以重新被关住尽快出台《电信法》或者成立像美国联邦通讯委员会(FCC)一样的机构来协调工信部及电力部门‹#›我国发展存在的问题(商业模式)目前国内存在三种商业模式:城域网运营商PLC驻地网运营商、新运营商和传统电信运营商(用PLC做驻地网)以及传统电信运营商用PLC做驻地网第一种运营模式中城域网运营商和PLC驻地网运营商按照五五分成。PLC驻地网运营商可以根据各地不同小区的实际接入情况灵活选择电信运营商这样会使PLC最大限度地适应当地区域特色。第二种新运营商的运作模式则是指新运营商自建城域网并利用PLC建设驻地网国内上升较快的新运营商是具有电力公司背景的中电飞华。第三种模式是指传统电信运营商用PLC做驻地网。这种模式可以使传统电信运营商的宽带接入手段更丰富甚至可以成为其抢占新市场份额的新手段。缺乏适合的商业模式由于现有运营商市场占有率高而PLC占电力系统的利润微小还未摸索出适合的商业模式政策还存在障碍因此电力系统推广PLC的动力存在不足‹#›未来国内发展前景室内联网电力线通信作为室内联网的技术已经成熟电力线通信作为入户组网的一种方式脱离了运营商的色彩更适合在市场中发展未来电力线通信在室内联网上才是其真正的舞台结合智能家居、物联网、可见光通信等概念在三网融合的基础上实现从骨干网到家庭以及家庭内部的连接符合电力线通信的技术优势、政策环境、国内市场和使用习惯等方面趋势‹#›

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