试论电力线通信技术与组网应用相关问题

电力线通信技术越来越受到社会各界的重视，已经被视为新一代通信技术，而组网应用又是电力线通信技术重要技术难点，本文以低压配电网为例，首先分析了低压电力线载波通信特点，其次，概述了低压电力线载波通信特点，同时，深入探讨了低压电力线载波通信特点，具有一定的参考价值。

【关键词】电力线通信技术 组网应用 低压配电网

1 引言

电力线载波通信是一种高效利用电力线传输数据的通信方式，具有无需重新布线、用户多、分布广等优点，可在电力线中载入高频信号（载有信息），然后再利用电力线传输到达各个用户端，用户端则将高频信号利用调制/解调器进行分离处理，最终传输到终端设备。电力线通信技术越来越受到社会各界的重视，已经被视为新一代通信技术，而组网应用又是电力线通信技术重要技术难点，本文以低压配电网为例，就电力线通信技术与组网应用相关问题进行探讨。

2 低压电力线载波通信特点

2.1 噪声干扰强而信号衰减大

突发性噪声（由于用电设备的随机断开或者随机接入而产生）、周期性噪声（由脉冲干扰而产生）、背景噪声（在整个通信频带均有分布）是三种主要影响到电力线载波通信的噪声。

2.2 通信信道的频率选择性

由于低压配电网中存在着噪声强度大、噪声种类多、负荷情况复杂、负载变化随机、负载变化程度大等特点而导致信号出现驻波、谐振、反射等现象，或多或少都会造成信号被衰减，因此，通信信道务必要具有较强的频率选择性。

2.3 通信信道的时变性

由于载波信号在低压电力线是不能均匀分布的，再加上在低压配电网的任意位置，不同的电力负载可以不同的电力负载，这样一来，就让通信信道出现较强的时变性。

3 低压电力线通信技术概述

3.1 电力线载波通信技术分类

通常而言，电力线载波通信可分为两大类，分布是窄带电力线载波通信（通信速率小于1 Mbit/s，带宽限制为3-500kHz）和宽带电力线载波通信（通信速率大于1 Mbit/s，带宽限制为2-30MHz）。基于频带传输技术来看，电力线载波通信可分为扩频传输和频带传输。主要的扩频传输包括：OFDM（正交频分复用）、DSSS（直接序列扩频）、调频等，其中，OFDM（正交频分复用）的应用最为广泛。OFDM（正交频分复用）是一种高速传输技术，多用于无线环境下，它的思想是在将给定信道在一定的频率内将其分成若干个正交子信道，一个子载波来调制一个子信道，各子载波并行传输。这样一来，虽然总信道是有频率选择性，非平坦的，但是每个子信道是相对平坦的，可让信号波形间的干扰得到大幅度降低，且还会让频谱利用率得以提高。再加上信息传输的可靠、稳定性可以通过信道编码、前向纠错、自动重发、交叉纠错等技术来予以保证，所以，OFDM（正交频分复用）目前已经成为了主导的电力线通信方式。

3.2 低压电力线载波通信技术难点

由于大范围的线路阻抗、线路衰减，低压电力线载波通信技术也存在着一些较难解决的技术问题，这就需要我们加强研究自适应均衡、自适应滤波等一系列模拟前端技术，同时，还要进一步研究在穿越变压器和变压器跨相方面的低压载波通信技术等，这些都离不开对外干扰标准的制定。低压电力线载波通信实现低价格、高性能的关键在于制造、设计出性能稳定的专用芯片，这也是目前微电子行业需要努力的方向。

4 低压电力线载波通信组网方式

众所周知，低压电力线网的物理结构、网络拓扑结构较为复杂，就存在着较多的时变性和未知性，这样一来，就很难让低压电力线完成组网应用工作。本文希望能够利用一种简单的方法来将网络的逻辑拓扑结构找到。这种方法从主载波节点开始，将网络中的全部从载波节点都找遍，最终找出孤点，以便能够将网络逻辑拓扑结构予以确定。

假设此网络中的从载波节点有a个，主载波节点有1个，那么基本步骤如下：（1）主载波节点将测试轮询包向a个从载波节点发出。假定接收到测试轮询包并回复的从载波节点有b个，那么就能够将那些会与主载波节点进行直接通信的从载波节点在第一时间内找出。如果a=b，那么轮询过程就会自动结束。（2）1-b个载波节点将测试轮询包向剩余的从载波节点发出，假定接收到测试轮询包并回复的从载波节点有c个，那么就能够将那些会与主载波节点进行直接通信的从载波节点在第一时间内找出。如果c=0，那么说明剩下的节点为孤点，既不能连接第一层从载波节点，又不能直接连接主载波节点，那么轮询过程就会自动结束。如果0

5 仿真实验与结果分析

为了对这种逻辑拓扑结构算法的有效性和可行性进行有效地严重，利用载波机来将测试网络搭建好，对子节点位置、节点总数、中继节点、网络层数等进行人为改变，然后对此逻辑拓扑结构建立完成所花费的时间及各种不同情况下轮询次数进行统计计算。结果表明：一次点对点轮询的时间通常为0.5s，见表1。

6 结语

电力线载波通信技术具有接入方便、操作简单、分布广泛、快捷方便、成本低廉等一系列特点，尤其是OFDM（正交频分复用）的应用更让电力线载波通信取得了突飞猛进的发展，本文提出了基于逻辑拓扑结构的组网方法，并通过仿真实验计算其组网时间，其耗时可以被目前的低压载波通信接受。

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作者简介

杨柳（1974-），女，四川省成都市人。硕士学位。现为深圳职业技术学院电信学院副教授。研究方向为通信网络。

作者单位

深圳职业技术学院电信学院 广东省深圳市 518055