[發明專利]低壓配電網擴頻通信網絡系統及其通信方法

無效

• 申請號: 02117085.1
• 申請日: 2002-04-29
• 公開（公告）號: CN1388653A
• 公開（公告）日: 2003-01-01
• 發明（設計）人: 郭靜波;王贊基;呂海峰;李剛;趙宇明;王喬辰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

一種低壓配電網擴頻通信網絡系統及其通信方法屬于低壓電力線通信技術領域。

背景技術

以電力線作為信號傳輸媒介實現通信是各國電力、通信、網絡等研究與產業部門一直致力研究開發的技術。電力線通信通常以電力網絡的電壓等級劃分，可以分為高壓電力線通信(100KV以上)、中壓電力線通信(1KV~100KV)和低壓電力線通信(1kV以下，380V/220V)。就電力線通信信道特性而言，高壓電力線通信環境最好，其次是中壓電力線環境，最差的是低壓電力線通信環境。低壓電力線通信又稱作低壓配電網通信。從所應用的通信技術角度劃分，電力線通信技術分為窄帶調制技術與寬帶(擴頻)調制技術。

在低壓配電網通信技術的研究開發方面，英國、德國、美國、日本、比利時、以色列等國的研究機構先后從不同角度對該項技術進行過研究。

國際上現有的低壓配電網電力線通信技術主要有兩類：歐洲標準類與非歐洲標準類。

歐洲標準類：泛指采用歐洲CENELEC標準EN50065-1(工作頻帶范圍在3～148.5kHz，最大功率25W)的配電網通信技術。由于該頻帶范圍較窄(最大帶寬145.5kHz)，所以適于采用窄帶調制技術(如ASK，FSK，PSK)進行數據傳輸。傳輸速率除了與帶寬有關外，還與該頻率范圍配電網的噪聲有關。根據國際上公開發表的研究成果和清華大學電機系在中國實際配電網的工業試驗結果，在該頻帶內配電網的噪聲水平在-40~-80dBmW/Hz，呈較高水平。所以只能實現較低的傳輸速率(一般為2.4kbit/s或更低)。如果在該頻段采用擴頻技術，因為帶寬較小，擴頻所能夠獲得的處理增益值為18左右，擴頻優越性的效果并不明顯。

非歐洲標準類：泛指采用非歐洲CENELEC標準EN50065-1的配電網通信技術。典型的非歐洲標準有美國的FCC標準(100~450kHz，最大功率25W)。清華大學電機系在中國實際配電網的工業試驗結果表明在該頻率范圍內的配電網的噪聲為白噪聲，噪聲水平在-90dBmW/Hz，遠低于歐洲標準頻段的噪聲水平，同時由于FCC頻段的帶寬為CENELEC帶寬的兩倍多，所以可以在FCC頻段達到較高的傳輸速率(一般為9.6kbit/s以上)和更大的擴頻處理增益(接近44)。

基于歐洲標準或FCC標準，一些公司生產有滿足標準的調制解調器芯片(或稱MODEM)。如滿足歐洲標準的MODEM芯片ST7536，ST7537；如滿足FCC標準的MODEM芯片LM1893，AN192，SSCP200等；

這些商業化調制解調器芯片具有對標準的輸出數字信號調制為連續時間信號功能，或將接收到的已調制信號解調為數字信號功能。

在低壓配電網上實現通信所面臨的主要問題是(1)信道的變化衰減—不同接入點、不同時間變化范圍大，并且與網絡上的負載投切關聯性較大，經常有傳輸零點；(2)隨機干擾與噪聲—來自各種用戶的諧波污染、背景噪聲等使線路上的干擾與噪聲的峰—峰值可達20V上下。

最近幾年的研究表明采用寬帶電力線擴頻通信技術可以在一定程度上克服低壓電力線通信的惡劣通信環境，與窄帶通信方式或窄帶擴頻方式相比具有明顯的優越性。

采用擴頻通信方式在低壓配電網上進行組網通信時，由于低壓配電網信道的復雜性，網絡上任意兩點直接通信的距離一般小于500米，特殊情況下即便是距離較近，由于配電網的分岔等原因，也無法保證通信的可靠性；這樣就需要對配電網進行規劃，在關鍵節點放置路由器。這些路由器在集中器的控制管理之下，與用戶通信終端一起構成完整的配電網擴頻通信網。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通信穩定可靠，范圍大且調試，維護，使用三者都方便靈活的低壓配電網擴頻通信網絡系統及其通信方法。

本發明所提出的低壓配電網擴頻通信網絡系統其特征在于：它是一種自頂向下依次由計算機，集中器，路由器和用戶終端構成的“金字塔”式主從通信系統，其中：

計算機是系統的頂點，它既是通信信息發出的地點又是用戶終端反饋信息的終點；

集中器是把計算機的數據包變成載波通信包后傳遞到電力線的設備，也是處理并接收來自用戶終端的載波數據包并反饋給計算機的設備，它與計算機用通信線通信；