電力線(xiàn)通信技術(shù)第二章

電力線(xiàn)通信技術(shù)第二章第1頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章

目錄2.1 現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 作為通信介質(zhì)的電力網(wǎng)絡(luò)分析第2頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1 現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 作為通信介質(zhì)的電力網(wǎng)絡(luò)分析第二章

目錄第3頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1低壓供電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

低壓供電網(wǎng)是由各種各樣不同的技術(shù)的產(chǎn)品來(lái)組織的（包括不同類(lèi)型的電纜、變壓器等），是按照已有的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)安裝的。電力網(wǎng)中存在架空電纜和地下電纜，它們具有不同的傳輸特點(diǎn)，甚至還有兩種方式的混合。低壓供電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在不同的地方也有不同的結(jié)構(gòu)，影響電力線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的因素有：第4頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）網(wǎng)絡(luò)位置一個(gè)電力線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)可能位于居民住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)或者商業(yè)區(qū)。另外，在農(nóng)村和城鎮(zhèn)的住宅區(qū)也有差別。在工業(yè)區(qū)和商業(yè)區(qū)存在更多的電力用戶(hù)，他們都是電力線(xiàn)通信服務(wù)的潛在用戶(hù)，并且可以預(yù)見(jiàn)商業(yè)區(qū)的用戶(hù)所需要的服務(wù)要求與工業(yè)區(qū)用戶(hù)特別是居民區(qū)的用戶(hù)的服務(wù)要求還有較大的差距，同樣的差距也存在與農(nóng)村和城鎮(zhèn)之間。（2）用戶(hù)密度各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)的數(shù)量以及用戶(hù)的集中度均不同，在用戶(hù)密度比較低的地區(qū)，如農(nóng)村，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可能只有一個(gè)用戶(hù)。相反，在用戶(hù)密度比較高的地區(qū)，如城鎮(zhèn)的居民區(qū)，在一個(gè)很小的一塊中就存在很多的用戶(hù)，而在大的商業(yè)區(qū)，在一座建筑里就存在大量的用戶(hù)，用戶(hù)密度非常高。第5頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度在各個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)中變壓器與用戶(hù)之間的最長(zhǎng)的距離也是不一樣的，這種差別在農(nóng)村和城鎮(zhèn)之間是很明顯的。（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)低壓供電網(wǎng)通常包含幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支，并且各個(gè)網(wǎng)絡(luò)都是不一樣的。圖2.1表示了一個(gè)電力線(xiàn)通信的可能的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中存在幾個(gè)分支，每個(gè)分支具有不同的拓?fù)溥B接不同的用戶(hù)數(shù)量。用戶(hù)密度不同，對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)地分布在低壓網(wǎng)絡(luò)中或各個(gè)分支上，分支的長(zhǎng)度也不相同。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)和它的分支都具有樹(shù)形拓?fù)?。?頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)中用戶(hù)數(shù)：為250～400（只是電力線(xiàn)通信的潛在用戶(hù)）；網(wǎng)絡(luò)分支數(shù)：大約為5；一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分支用戶(hù)數(shù)：為50～80；網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度：大約500m。圖2.1低壓供電網(wǎng)可能的拓?fù)鋱D第7頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2PLC接入網(wǎng)的組織在一個(gè)PLC接入網(wǎng)中有一個(gè)通信基站，這個(gè)基站將PLC接入系統(tǒng)連到主干網(wǎng)上（廣域網(wǎng)），因此基站在一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)的中心位置。基站位置的設(shè)置可以參考以下的兩個(gè)方案：①基站在變壓器的位置接入WAN，PLC接入網(wǎng)保持低壓供電網(wǎng)拓?fù)淙鐖D2.2所示。②將基站設(shè)在接近PLC用戶(hù)的地點(diǎn)或其他任何位置。PLC網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就改變了，將不同于供電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2.3所示。第8頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖2.2基站設(shè)在變壓器的PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖2.3PLC接入網(wǎng)和相應(yīng)的供電網(wǎng)第9頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

如果基站不是位于變壓器位置，那么PLC網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)（連接到主干網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)）就移動(dòng)到網(wǎng)絡(luò)中的其他位置。當(dāng)然，基站的位置只能沿著已經(jīng)存在的供電網(wǎng)格移動(dòng)，如圖2.3所示。這樣在各種網(wǎng)絡(luò)中改變的可能僅僅是基站和用戶(hù)之間的距離而已。因此，PLC接入網(wǎng)的拓?fù)湟话闶潜３植蛔兊?，基本保持?shù)形結(jié)構(gòu)。第10頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分段來(lái)說(shuō)，一個(gè)PLC接入網(wǎng)可以包括整個(gè)低壓供電網(wǎng)，也可以只包括供電網(wǎng)的一部分。為了減少每一個(gè)PLC系統(tǒng)的用戶(hù)的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度，可以把一個(gè)供電網(wǎng)分成幾個(gè)部分（例如，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)部分一個(gè)PLC系統(tǒng)）。這樣幾個(gè)PLC系統(tǒng)就可以在一個(gè)供電網(wǎng)中同時(shí)工作，如圖2.4所示。一個(gè)供電網(wǎng)被分成三個(gè)網(wǎng)絡(luò)部分，每一部分有一個(gè)基站，構(gòu)成一個(gè)連接有一定數(shù)量用戶(hù)的獨(dú)立的PLC接入網(wǎng)。所以，在這個(gè)供電網(wǎng)中存在三個(gè)獨(dú)立的PLC接入系統(tǒng)，共享網(wǎng)絡(luò)帶寬的用戶(hù)的數(shù)量就降低了。第11頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)分段的一個(gè)結(jié)果是降低了最初的PLC網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度，這樣就可以降低信號(hào)的傳輸功率。因?yàn)橐紤]電磁兼容性，所以信號(hào)的傳輸功率是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，而且在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)部分的潛在的用戶(hù)數(shù)量要小于整個(gè)供電網(wǎng)的數(shù)量，也就是共享網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的用戶(hù)的數(shù)量降低了。網(wǎng)絡(luò)的分段不一定必須局限于網(wǎng)絡(luò)的分支，供電網(wǎng)的每一部分都可以構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的PLC接入系統(tǒng)。總之，它降低了網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度和接入單獨(dú)一個(gè)PLC接入系統(tǒng)的用戶(hù)的數(shù)量。我們可以認(rèn)為在一個(gè)低壓供電網(wǎng)中的獨(dú)立的PLC系統(tǒng)仍然保持樹(shù)形拓?fù)洹D2.4并行的PLC接入系統(tǒng)第12頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月每一個(gè)單獨(dú)的PLC接入系統(tǒng)（見(jiàn)圖2.4）都可以分別連接到WAN，來(lái)構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的PLC接入網(wǎng)，如右圖2.5所示。圖2.5供電網(wǎng)中獨(dú)立的PLC接入網(wǎng)第13頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月接入到核心網(wǎng)的另一個(gè)可能的方法是基站使用供電網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)連接到中心基站上，中心基站（見(jiàn)圖2.6中的BS-0）連接到骨干網(wǎng)，從而構(gòu)成了一個(gè)雙層次的網(wǎng)絡(luò)。同樣，多層次的PLC網(wǎng)絡(luò)也可以實(shí)現(xiàn)。這樣，基站就要分享PLC媒質(zhì)來(lái)和上層網(wǎng)絡(luò)通信，或者是保留一部分頻譜資源來(lái)完成這種通信。這都會(huì)導(dǎo)致已有的網(wǎng)絡(luò)帶寬的降低，所以這樣的分層PLC網(wǎng)絡(luò)有很大的缺陷，最好不要采用。圖2.6分兩個(gè)層次的PLC接入網(wǎng)絡(luò)第14頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

然而，如果基站和上層網(wǎng)絡(luò)層次的中心節(jié)點(diǎn)之間的距離很短，上層網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。如果基站在和上層網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)傳輸帶寬沒(méi)有什么困難，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)還是有一定的意義的。第15頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3

家庭內(nèi)部PLC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)家庭內(nèi)部電路是PLC傳輸介質(zhì)的一個(gè)簡(jiǎn)單的擴(kuò)展。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)，可能不僅僅是通過(guò)一個(gè)PLC系統(tǒng)接入的，也可能是使用其他的接入技術(shù)，如DSL。

PLC家庭內(nèi)部網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)有兩種方式：

1、獨(dú)立系統(tǒng)

2、網(wǎng)關(guān)接入

第16頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3.1獨(dú)立系統(tǒng)一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)是作為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)存在的。內(nèi)部的電網(wǎng)只是一個(gè)均質(zhì)PLC接入網(wǎng)的一部分。通過(guò)低壓電力網(wǎng)傳輸?shù)耐ㄐ判盘?hào)不會(huì)到電表就截止了，而是繼續(xù)傳輸進(jìn)入家庭內(nèi)部的個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)（如圖2.7所示）。這樣，通過(guò)家里的每個(gè)插座都可以連接到PLC接入系統(tǒng)中。作為PLC接入網(wǎng)的一部分的內(nèi)部布線(xiàn)同樣是樹(shù)形結(jié)構(gòu)。圖2.7家庭內(nèi)部PLC網(wǎng)拓?fù)涞?7頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3.2網(wǎng)關(guān)接入家庭內(nèi)部PLC網(wǎng)也可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)接入到任何接入網(wǎng)上。在這種情況中，網(wǎng)關(guān)在接入網(wǎng)的位置是作為一個(gè)用戶(hù)，而在內(nèi)部PLC網(wǎng)絡(luò)中是作為一個(gè)基站。如果接入網(wǎng)也采用PLC接入技術(shù)，那么網(wǎng)關(guān)應(yīng)該放在電表的位置，在這一點(diǎn)可以使家庭內(nèi)部的每一點(diǎn)都可以使用PLC接入。同樣如果接入網(wǎng)采用的是其他技術(shù)，那么這一點(diǎn)也是非常好的選擇。第18頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月獨(dú)立的家庭內(nèi)部PLC網(wǎng)路應(yīng)該包括一個(gè)基站，利用這個(gè)基站來(lái)管理整個(gè)的家庭PLC系統(tǒng)。我們可以假設(shè)這個(gè)基站同樣位于電表的位。內(nèi)部PLC網(wǎng)同樣保持樹(shù)形拓?fù)?，即使基站移?dòng)到其他的位置，仍然會(huì)保持樹(shù)形結(jié)構(gòu)的。家庭內(nèi)部網(wǎng)的長(zhǎng)度會(huì)遠(yuǎn)小于接入網(wǎng)的長(zhǎng)度。一些內(nèi)部網(wǎng)可能采用分布式的網(wǎng)絡(luò)來(lái)組織，這樣就是一種不需要PLC基站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這在獨(dú)立的內(nèi)部PLC網(wǎng)絡(luò)中是常見(jiàn)的，它是在所有的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)之間采用協(xié)調(diào)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)通信的。同樣，在這種PLC網(wǎng)絡(luò)中仍然保持著樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第19頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月前文討論了網(wǎng)絡(luò)中基站的位置、網(wǎng)絡(luò)分割、家庭內(nèi)部網(wǎng)等，在一個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中還會(huì)涉及幾個(gè)PLC系統(tǒng)的互連和中繼。實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)必然會(huì)非常復(fù)雜，這就要求我們?cè)趯?shí)際分析組網(wǎng)中遇到問(wèn)題要靈活地解決。建筑區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、辦公室電力網(wǎng)絡(luò)、公寓電力網(wǎng)絡(luò)和家庭電力網(wǎng)絡(luò)有著相似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電力網(wǎng)絡(luò)的分布廣泛，是電力線(xiàn)通信系統(tǒng)最大的優(yōu)勢(shì)所在，它掐住了任何產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的咽喉——成本控制。但是在電力網(wǎng)絡(luò)中，由于電力線(xiàn)信道特性（詳見(jiàn)第3章），因此，電力網(wǎng)絡(luò)并不能較平衡地實(shí)現(xiàn)全覆蓋網(wǎng)絡(luò)。我們很難去改變現(xiàn)有的電力布線(xiàn)結(jié)構(gòu)，但是基于網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的安裝保護(hù)以及對(duì)電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的故障的有效診斷，必須檢測(cè)電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

第20頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月目前，通過(guò)測(cè)量傳輸點(diǎn)到點(diǎn)信號(hào)的強(qiáng)度和TCP/UPD傳輸速率來(lái)反映電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的測(cè)量設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)，比如美國(guó)Asoka公司的PNT（PerformanceNetworkTester）工具。它包括兩[tianhf1]

部分：一個(gè)PTD（PNTDevice）用來(lái)回滾數(shù)據(jù)傳輸，另一個(gè)THD（TestHostAdaptor）用來(lái)連接計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)試計(jì)算和在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件GUI（GraphicalUserInterface）。其中，在PTD中嵌入了代理服務(wù)，支持上傳和下載業(yè)務(wù)；THD是PLCAV/Turbo適配器，與PLC網(wǎng)絡(luò)的任意節(jié)點(diǎn)和測(cè)試主機(jī)。第21頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4邏輯網(wǎng)絡(luò)模型就像前面討論過(guò)的PLC網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，PLC接入網(wǎng)是通過(guò)基站連接到骨干網(wǎng)絡(luò)上的。這種連接在所有的PLC接入系統(tǒng)都是存在的，和基站的位置和供電網(wǎng)中的PLC用戶(hù)的數(shù)量沒(méi)有關(guān)系。用戶(hù)和WAN之間的通信都是通過(guò)基站來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)之間的通信也是通過(guò)基站來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第22頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例如，同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)通信是通過(guò)Internet服務(wù)來(lái)進(jìn)行的，而這種服務(wù)一般位于PLC網(wǎng)絡(luò)之外。如果考慮電話(huà)服務(wù)，同樣是通過(guò)一個(gè)位于WAN的交換系統(tǒng)進(jìn)行的。因此我們可以認(rèn)為在一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)數(shù)據(jù)傳輸方向：從基站到用戶(hù)的下行方向；從用戶(hù)到基站的上行方向。在基站發(fā)送的下行信息可以傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中所有的用戶(hù)并被其接收。在上行方向，用戶(hù)發(fā)送的信息不僅會(huì)被基站接收到，并且會(huì)被網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶(hù)都接收到。第23頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月從更高層的觀點(diǎn)來(lái)看（例如MAC層），PLC接入系統(tǒng)可以被認(rèn)為一個(gè)提供和WAN通信的一個(gè)基站連接一定數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的邏輯總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。因此，基站在這個(gè)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)中占據(jù)著中心的位置。邏輯總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不包含基站和用戶(hù)之間距離及用戶(hù)之間距離的信息，而這種信息在考慮信號(hào)傳播延遲時(shí)是需要的，所以需要定義一個(gè)指定網(wǎng)路中所有站點(diǎn)之間距離的矩陣。第24頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月像前面分析的一樣，PLC接入網(wǎng)中基站的位置改變不了網(wǎng)絡(luò)的物理樹(shù)形結(jié)構(gòu)。因此，邏輯總線(xiàn)結(jié)構(gòu)（如圖2.8所示）同樣可以應(yīng)用于網(wǎng)路高層的分析。這個(gè)結(jié)論適用于一個(gè)供電網(wǎng)被分割為幾個(gè)PLC系統(tǒng)的情況，也適用于多個(gè)電力網(wǎng)互聯(lián)所構(gòu)成的PLC接入系統(tǒng)。PLC家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)同樣適用，因?yàn)閮?nèi)部網(wǎng)也保持著物理樹(shù)形結(jié)構(gòu)。圖2.8PLC網(wǎng)絡(luò)邏輯總線(xiàn)結(jié)構(gòu)第25頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如果在PLC接入網(wǎng)中存在中繼器，PLC系統(tǒng)就被中繼器分割成幾個(gè)部分。在不同的部分頻率范圍和時(shí)隙也不同，但在一個(gè)PLC接入系統(tǒng)中允許其共存。中繼器對(duì)網(wǎng)絡(luò)分段之間的頻率或時(shí)隙的轉(zhuǎn)換對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容沒(méi)有任何影響。傳輸數(shù)據(jù)單元可以在網(wǎng)絡(luò)分段之間輕易地通過(guò)從而確保了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的完整。因此，邏輯總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)同樣可以應(yīng)用于存在中繼器或網(wǎng)關(guān)的PLC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)高層。對(duì)于覆蓋幾個(gè)供電網(wǎng)的包含多個(gè)基站、中繼器和網(wǎng)關(guān)的復(fù)雜的PLC接入網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)闃?gòu)成這個(gè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)PLC接入網(wǎng)都保持著物理樹(shù)形結(jié)構(gòu)，所以邏輯總線(xiàn)結(jié)構(gòu)同樣適用于它們。第26頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1 現(xiàn)行電力網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.2 作為通信介質(zhì)的電力網(wǎng)絡(luò)分析第二章

目錄第27頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2作為通信介質(zhì)的電力網(wǎng)絡(luò)分析電力線(xiàn)通信是將電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于通信系統(tǒng)。在這種情況下，電力供應(yīng)網(wǎng)可以看做各種電信服務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ沤橘|(zhì)。因此，基于PLC的電信網(wǎng)絡(luò)可以利用現(xiàn)成的電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，從而減少網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的成本。電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)部分，如圖2.9所示，都可以作為PLC網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)。1.1.2visualSTATE事件處理機(jī)制圖2.9電力供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第28頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高電壓（110～380?kV）網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)電站和用電需求巨大的地區(qū)和客戶(hù)。它們通?？缭胶荛L(zhǎng)的距離，使用架空電纜進(jìn)行電力傳輸。中電壓（10～30?kV）網(wǎng)絡(luò)給較大的地區(qū)供電，如城市和大工業(yè)或商業(yè)客戶(hù)?？鐓^(qū)距離比高壓網(wǎng)絡(luò)明顯縮短，使用架空電纜或地下電纜進(jìn)行電力傳輸。低電壓（220/380?V）網(wǎng)絡(luò)給終端客戶(hù)供電，如獨(dú)立客戶(hù)或者作為更大客戶(hù)的單個(gè)使用者，其長(zhǎng)度一般可達(dá)幾百米。在城市地區(qū)，一般使用地下電纜進(jìn)線(xiàn)電力傳輸，而在農(nóng)村地區(qū)，一般使用架空電纜進(jìn)行電力傳輸。室內(nèi)電路設(shè)施屬于低壓網(wǎng)絡(luò)，它們與用戶(hù)電表相連。第29頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月低壓供電網(wǎng)絡(luò)直接連接大量的家庭終端客戶(hù)，因此，終端客戶(hù)數(shù)量直接影響PLC技術(shù)在低壓電網(wǎng)的應(yīng)用前景，與此同時(shí)，低壓電力線(xiàn)覆蓋了客戶(hù)和傳輸單元，完全有能力成為通信終端“最后一公里”的替代方案。第30頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1PLC信道寬帶分類(lèi)從占用頻率帶寬角度，電力線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)可分為窄帶PLC（NB-PLC）和寬帶PLC（BB-PLC）。窄帶PLC的載波頻率范圍，在不同國(guó)家、不同地區(qū)是不一樣的，美國(guó)為50～450?kHz，歐洲為3～149.5?kHz（95?kHz以下用于接入Access通信，95?kHz以上用于戶(hù)內(nèi)In-House通信），中國(guó)為40～500?kHz。寬帶PLC的載波頻率范圍，在美國(guó)為4～20?MHz（HomePlugSpecificationv1.0），主要用于戶(hù)內(nèi)；歐洲為1.6～10?MHz（Access）和10～30?MHz（In-House），這是ETSI標(biāo)準(zhǔn)，CENELEC標(biāo)準(zhǔn)分界點(diǎn)為13?MHz，歐盟委員會(huì)從2002年開(kāi)始正在協(xié)調(diào)統(tǒng)一；中國(guó)尚無(wú)寬帶PLC的標(biāo)準(zhǔn)。

第31頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1.1窄帶PLC以CENELEC的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為例，窄帶PLC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的頻率范圍分成了三段：A被用在電力供應(yīng)方面，B和C用于個(gè)人用途。A一般用于能源相關(guān)服務(wù)。B和C主要用于樓房和智能家居?，F(xiàn)在，窄帶PLC系統(tǒng)提供高達(dá)幾kbps的傳輸速率。兩個(gè)PLCmodern的最遠(yuǎn)距離達(dá)到1km。為了達(dá)到遠(yuǎn)距離傳輸，使用了中繼器技術(shù)。第32頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月窄帶PLC系統(tǒng)提供了窄帶和寬帶調(diào)制方案。窄帶PLC網(wǎng)絡(luò)使用的是ASK（幅度鍵控）調(diào)制。但是，ASK不能適應(yīng)分布式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此不適合在PLC網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。另一方面，BPSK（差分相位鍵控）是一個(gè)健壯的方案，更適合在PLC中應(yīng)用。但是，BPSK中的相位識(shí)別十分復(fù)雜，所以BPSK的系統(tǒng)并不常用?，F(xiàn)在經(jīng)常在PLC系統(tǒng)中使用的是FSK（頻移鍵控），希望BPSK可以用在將來(lái)的通信系統(tǒng)中。寬帶調(diào)制方案也應(yīng)用在窄帶PLC系統(tǒng)中。寬帶調(diào)制的優(yōu)勢(shì)是，頻譜的多變性可以抵抗存在于PLC系統(tǒng)中的噪聲和選擇性衰減，未來(lái)的窄帶PLC系統(tǒng)的傳輸方案是OFDM（正交頻分復(fù)用技術(shù)）。第33頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.1.2寬帶PLC寬帶PLC系統(tǒng)可以提供很高的數(shù)據(jù)速率（2?Mbps以上），比窄帶PLC系統(tǒng)高很多。窄帶網(wǎng)絡(luò)只能用低比特率傳輸很少通道的聲音和數(shù)據(jù)，寬帶PLC網(wǎng)絡(luò)可以提供更復(fù)雜的電信服務(wù)：多聲音接入、高速數(shù)據(jù)傳輸、傳送視頻信息以及窄帶可以提供的所有功能。但寬帶PLC還是有如下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約電信網(wǎng)絡(luò)的搭建成本。缺點(diǎn)：覆蓋的距離以及數(shù)據(jù)傳輸速率在PLC系統(tǒng)中都受到了限制；電力線(xiàn)通信還要考慮到EMC

；對(duì)于其他工作在相同頻率通信系統(tǒng)變成了噪聲源，需要限制發(fā)射功率。第34頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在PLC系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)傳輸在一個(gè)頻率選擇信道上，回波的出現(xiàn)，脈沖和窄帶干擾疊加成的各種噪聲，這就要求PLC采用的調(diào)制方案必須高效地應(yīng)對(duì)這種環(huán)境。DSS（直接序列展頻）和OFDM技術(shù)成為未來(lái)寬帶PLC的侯選技術(shù)。以下簡(jiǎn)單對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行介紹：第35頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月展頻有著抵抗窄帶干擾的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)CDMA（頻分復(fù)用）的可能性，運(yùn)行在低的功率譜密度可以減少EMC的問(wèn)題。但是，DSS有低的譜效率和低通等特點(diǎn)，對(duì)于頻率選擇衰減很敏感。所以，在一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接中，需要復(fù)雜的均衡，比如PLC接入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于每一個(gè)單獨(dú)的連接取決于網(wǎng)段的長(zhǎng)度。OFDM技術(shù)允許降低均衡的復(fù)雜度，增加對(duì)于信號(hào)畸變的抵抗性，OFDM有選擇地使用一個(gè)頻帶的特點(diǎn)可以避免窄帶干擾使頻率分散，同時(shí)符合監(jiān)管部門(mén)的要求。OFDM提供的正交性允許頻帶重疊導(dǎo)致很高的效率，利用率可以達(dá)到單載波寬帶系統(tǒng)的兩倍。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，位負(fù)載技術(shù)，應(yīng)用在OFDM的子載波，可以獲得和理論值接近的傳輸能力?；谶@個(gè)原因，在寬帶PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，OFDM被認(rèn)為最佳的選擇。第36頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2PLC傳輸信道特點(diǎn)

低壓供電網(wǎng)不是為通信設(shè)計(jì)的，所以，電力線(xiàn)的傳輸特點(diǎn)并不適合數(shù)據(jù)傳輸。電力線(xiàn)電纜被不對(duì)稱(chēng)地分開(kāi)，在網(wǎng)絡(luò)端和用戶(hù)端和電纜上下的傳輸中有許多不規(guī)則的連接。電纜傳輸造成反射和阻抗特點(diǎn)的改變。另外，一個(gè)PLC網(wǎng)絡(luò)改變了它的結(jié)構(gòu)（增加用戶(hù)），特別是在家用PLC網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)開(kāi)關(guān)都可以改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第37頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PLC網(wǎng)絡(luò)也有多徑傳播的特點(diǎn)，主要是由于電纜的連接和不同阻抗產(chǎn)生的大量反射。這導(dǎo)致了多徑信號(hào)傳播，而且是頻率選擇衰落。最重要的影響信號(hào)傳播的因素是線(xiàn)損，損失是由于分支點(diǎn)的反射和電纜端口不匹配以及選擇性衰落。PLC網(wǎng)絡(luò)的衰減取決于電線(xiàn)的長(zhǎng)度和阻抗特性。大量的測(cè)量顯示電力線(xiàn)的衰減在相對(duì)短長(zhǎng)度（200～300m）是可以接受的，但是長(zhǎng)電纜的衰減非常大，所以，長(zhǎng)的電纜需要配備中繼器。第38頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3電磁兼容低壓供電網(wǎng)被用來(lái)作為PLC接入網(wǎng)的傳輸媒介來(lái)產(chǎn)生電磁輻射，另一方面，PLC允許寬帶接入網(wǎng)使用最高達(dá)30?MHz的頻譜。這個(gè)頻率范圍被用于各種無(wú)線(xiàn)電服務(wù)和分散的PLC系統(tǒng)。

各種短波無(wú)線(xiàn)電服務(wù)，比如業(yè)余廣播、不同的公共服務(wù)、軍事甚至非常敏感的服務(wù)像空中管控，受到來(lái)自PLC網(wǎng)絡(luò)的干擾的影響。監(jiān)管部門(mén)設(shè)定了PLC系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)超出頻率范圍產(chǎn)生的電磁量的限定值，是由CENELEC標(biāo)準(zhǔn)定義的。在德國(guó)，對(duì)于運(yùn)行在頻率最高30MHz的系統(tǒng)，NB30定義了非常低的輻射限制。

第39頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月PLC網(wǎng)絡(luò)為了限制信號(hào)的功率來(lái)符合NB30的規(guī)定。下面對(duì)于PLC使用的具體的頻率范圍有兩個(gè)解決方案：煙筒方法：在1～30?MHz的之間有一個(gè)大約7.5?MHz的頻寬被PLC獨(dú)自使用。但是，提供給PLC使用的頻率范圍的頻譜并不連續(xù)。在允許的范圍內(nèi)，PLC仍然需要運(yùn)行在具體的輻射限定下。總體輻射限制：在整個(gè)頻譜范圍內(nèi)（低于30?MHz），對(duì)于所有有線(xiàn)電信服務(wù)（如DSL、CATV、PLC）最大的輻射被限制一個(gè)范圍內(nèi)。在這兩種情況下，PLC系統(tǒng)要確保非常低的電磁輻射，所以要運(yùn)行在很低的反射功率。這個(gè)問(wèn)題在非雙絞線(xiàn)的電線(xiàn)上更加嚴(yán)重。第40頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電磁兼容技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定正在全球范圍內(nèi)展開(kāi)：（1）IEC（InternationalElectrotechnicalCommission）IEC是各國(guó)民間制造商組成的關(guān)于電器規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)組織，有兩個(gè)平行的組織負(fù)責(zé)制定EMC標(biāo)準(zhǔn)，分別是CISPR（國(guó)際無(wú)線(xiàn)電干擾特別委員會(huì)）和TC77（第77技術(shù)委員會(huì)）。電力線(xiàn)通信（PLT）的系統(tǒng)的干擾限制定義的標(biāo)準(zhǔn)是CISPR22，CISPR22主要面向設(shè)備端的電磁干擾。（2）ITU-T（ITUTelecommunicationStandardizationSector）ITU-T是國(guó)際電信聯(lián)盟管理下的專(zhuān)門(mén)制定遠(yuǎn)程通信相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的組織，它下屬的SG5小組負(fù)責(zé)電信設(shè)備中電磁干擾標(biāo)準(zhǔn)的制定。目前，SG5致力于家庭連網(wǎng)技術(shù)的研究，無(wú)論是家庭環(huán)境還是商業(yè)環(huán)境，都有必要對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)的電磁干擾做出相應(yīng)的技術(shù)要求。第41頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）CENELEC（EuropeanCommitteeforElectrotechnicalStandardization）CENELEC是由30個(gè)歐洲電工委員會(huì)成員組成的非營(yíng)利技術(shù)組織，CENELEC從事電磁兼容工作的技術(shù)委員會(huì)為T(mén)C210（以前為T(mén)C110），它負(fù)責(zé)EMC標(biāo)準(zhǔn)制定或轉(zhuǎn)化工作。CENELEC下的EMC標(biāo)準(zhǔn)主要面向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電磁干擾特性。第42頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月