第六、七章_光纤与PLC

1、1 通信与信息技术通信与信息技术 2 第六章第六章 光纤通信技术光纤通信技术 6.1光纤光纤 摩尔定律：芯片上的晶体管数量每摩尔定律：芯片上的晶体管数量每12个月就将翻个月就将翻 一番。十多年后，他又将一番。十多年后，他又将12个月修正为个月修正为 18个月。个月。 数据通信从数据通信从56kbs(ARPANET)提高到了提高到了1Gbs, 每每10年提高年提高100倍还多，而同时出错率从倍还多，而同时出错率从10-5b降降 到几乎为到几乎为0。 使用当前的光导纤维技术，可获得的带宽完全可使用当前的光导纤维技术，可获得的带宽完全可 以超过以超过50000Gbs (50 Tbs)，当前实际的，当

2、前实际的 2.510Gbs限制是因为不能更快地进行光电信号的限制是因为不能更快地进行光电信号的 转换。转换。 现在实验室已经可以达到现在实验室已经可以达到10Tb/s 远供电源远供电源 光纤及包层光纤及包层 填充物填充物 外护套外护套 包带层包带层 包层包层 纤芯纤芯 （a）光缆结构剖面图）光缆结构剖面图（b）光波在纤芯中传播）光波在纤芯中传播 6.2光缆光缆 光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝， 主要由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径主要由纤芯和包层构成。纤芯很细，直径 为为8100um，且折射率较高，包层相对折，且折射率较高，包层相对折 射率较低。多根

3、光纤构成光缆。射率较低。多根光纤构成光缆。 光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。光波利用光的全反射原理通过纤芯传导。 通过传递光脉冲进行通信。通过传递光脉冲进行通信。 光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强，光纤通信衰耗小，距离长，抗干扰能力强， 传输容量大，保密性好。传输容量大，保密性好。 多模光纤：多条不同入射角光线在一条光纤中多模光纤：多条不同入射角光线在一条光纤中 传输。传输。 单模光纤：直径只有一个光波长大小，直线传单模光纤：直径只有一个光波长大小，直线传 输。输。 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲单模光纤单模光纤 输入脉冲输入脉冲 输出脉冲输出脉冲 多模光纤多模光纤 光纤信道由光源

4、、光纤线路及光电探测器等三个光纤信道由光源、光纤线路及光电探测器等三个 基本部分构成。基本部分构成。 光源是光载波的发生器，目前，广泛应用半导体发光光源是光载波的发生器，目前，广泛应用半导体发光 二极管二极管(LED)或激光二极管或激光二极管(LED)做光源。做光源。 在接收端是一个直接检波式的光探测器，常用在接收端是一个直接检波式的光探测器，常用PIN光光 电二极管或雪崩光电二极管电二极管或雪崩光电二极管(APD管管)来实现光强度的来实现光强度的 检测。检测。 根据应用情况的不同，在光纤线路中可能还设有中继根据应用情况的不同，在光纤线路中可能还设有中继 器。当然，也可能不设中继器。器。当然，

5、也可能不设中继器。 7 6.4 通过光纤传输光通过光纤传输光 光纤是由光纤是由玻璃、石英或塑料玻璃、石英或塑料制成的，目前以制成的，目前以 玻璃为主，而后者又由玻璃为主，而后者又由沙沙作原始材料作原始材料 光纤穿过玻璃的光纤穿过玻璃的衰减衰减取决于光的波长。取决于光的波长。 8 衰减的分贝数衰减的分贝数10log10传输的能量接收的能量传输的能量接收的能量 例，若损失例，若损失1/2的能量，则衰减为的能量，则衰减为10log1023dB。 有有三个波段三个波段被用作通信。被用作通信。 后两个波段的衰减特性要好一些后两个波段的衰减特性要好一些(每每km小于小于5)。 0.85m波段的衰减较高波段

6、的衰减较高 这三个波段都是这三个波段都是25000GHz30000GHz宽。宽。 9 光缆有三种连接方式光缆有三种连接方式 通过光纤连接器，光纤接入连接头并插入插座。要损耗通过光纤连接器，光纤接入连接头并插入插座。要损耗10 到到20的光，但是它使重新配置系统很容易。的光，但是它使重新配置系统很容易。 应急连接（冷熔），用机械方法将其接合。损失大约为应急连接（冷熔），用机械方法将其接合。损失大约为10 。 永久性连接（热熔），用放电的方法将两根光纤的连接点永久性连接（热熔），用放电的方法将两根光纤的连接点 融化并连接在一起。衰减最小。融化并连接在一起。衰减最小。 这三种连接方法，结合处都有反射

7、，并且反射的能这三种连接方法，结合处都有反射，并且反射的能 量会和信号交互作用。量会和信号交互作用。 6.4 光缆光缆 10 有两种有两种信号源信号源:LED(发光二极管发光二极管)和半导体激光。和半导体激光。 项目项目 LEDLED 半导体激光半导体激光 数据速率数据速率 低低高高 模式模式 多模多模 多模或单模多模或单模 距离距离 短短 长长 生命期生命期 长命长命短命短命 温度敏感性温度敏感性 较小较小较敏感较敏感 造价造价 低造价低造价 昂贵昂贵 11 干涉计干涉计:来调节它们的波长。来调节它们的波长。 光电二极管的响应时间一般为光电二极管的响应时间一般为1ns，这就是把，这就是把 数

8、据传输速率限制在数据传输速率限制在1Gbs内的原因。内的原因。 热噪声，光脉冲必须有足够的能量以被检测热噪声，光脉冲必须有足够的能量以被检测 到。到。 如脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常如脉冲能量足够强，则出错率可以降到非常 低低 12 6.4 SONETSDH 在在1985年，年，RBOC研究机构研究机构Bellcore开始制定开始制定同步同步 光纤网络光纤网络SONET的标准的标准 后来后来CCITT也参与进来也参与进来 1989年产生了年产生了SONET标准和一系列并行的标准和一系列并行的CCITT建议建议 CCITT建议被称作建议被称作同步数字分级结构同步数字分级结构SDH 13

9、现代传送网络必须具有统一的接口速率及相应的现代传送网络必须具有统一的接口速率及相应的 帧结构。帧结构。 SONET有四个主要有四个主要设计目标设计目标 第一个也是最重要的一个目标是，第一个也是最重要的一个目标是，SONET必须使不同的线路必须使不同的线路 能够相互联接工作。能够相互联接工作。 第二个目标，要统一美国、欧洲和日本的系统第二个目标，要统一美国、欧洲和日本的系统 第三个目标，第三个目标，SONET必须能以某种方式将多个数字信道复用必须能以某种方式将多个数字信道复用 在一起在一起 第四个目标，第四个目标，SONET必须支持操作、管理和维护，即必须支持操作、管理和维护，即OAM。 14

10、SONET被设计成为被设计成为传统的传统的TDM系统：系统： 整个光纤的带宽被一个信道占用，该信道为多个子信道整个光纤的带宽被一个信道占用，该信道为多个子信道 划分时隙。划分时隙。 SONET是一个同步系统，它由一个主时钟控制，精度是一个同步系统，它由一个主时钟控制，精度 为为10-9。SONET线路上的比特以极其精确的间隔发送，线路上的比特以极其精确的间隔发送， 其时间由其时间由主时钟主时钟控制。控制。 SONET系统由交换机、多路复用设备和中继器构成，相系统由交换机、多路复用设备和中继器构成，相 互之间都由光纤连接。设备和设备之间为段，两个多路复互之间都由光纤连接。设备和设备之间为段，两个

11、多路复 用设备之间为线路。源和目的地之间为通路用设备之间为线路。源和目的地之间为通路。 SONET可以是网状结构，但常常是个双环。可以是网状结构，但常常是个双环。 15 图图6-4 一条一条SONET通路通路 16 基本的基本的SONET帧帧是：每是：每125 s产生产生810 个个8位位组位位组 不论是否有数据，帧都被发送出去。不论是否有数据，帧都被发送出去。 8000帧帧s与数字电话系统中使用的与数字电话系统中使用的PCM信道的采样频率完信道的采样频率完 全一样全一样 810 B的的SONET帧最适于用一帧最适于用一个矩形来描述，个矩形来描述，90列乘以列乘以9行行。 因此每秒传送因此每秒

12、传送8810=6480(b)共共8000次，总的数据传输速次，总的数据传输速 率为率为51.84Mbs。 这就是这就是基本的基本的SONET信道信道，它被称作，它被称作同步传输信号同步传输信号STS-1。 所有的所有的SONET干线都是由多条干线都是由多条STS-1构成的。构成的。 每一个帧的前三列留作系统管理用。剩下的每一个帧的前三列留作系统管理用。剩下的87列包含列包含 50.112Mb/s，同步净荷，同步净荷SPE，第一列是通路开销（端到端的，第一列是通路开销（端到端的 协议），前三行含段开销，后协议），前三行含段开销，后6行包含线路开销行包含线路开销 17 各种业务信号需要转入各种业务

13、信号需要转入STM-N帧结构的信息净负荷帧结构的信息净负荷 区。区。SDH帧结构中安排了丰富的开销比特用于网络管帧结构中安排了丰富的开销比特用于网络管 理。理。 具备一套灵活的复用和映射结构，允许将不同的信具备一套灵活的复用和映射结构，允许将不同的信 号，经处理后放入支持号，经处理后放入支持SDH通道层连接的不同信息结通道层连接的不同信息结 构（虚容器构（虚容器VC-n）。）。 可按规定的位置结构将上述信号组装起来，利用光可按规定的位置结构将上述信号组装起来，利用光 纤传输纤传输 18 容器（容器（C）是一种用来装载各种不同速率的信息结构，虚容）是一种用来装载各种不同速率的信息结构，虚容 器（

14、器（VC）是）是SDH网络中用以支持通道层连接的一种信息结构。网络中用以支持通道层连接的一种信息结构。 容器和虚容器构成了有效载荷。容器和虚容器构成了有效载荷。 为了得到标准的为了得到标准的STM-N信号，需要将各种那个业务信号装入信号，需要将各种那个业务信号装入 STM-N帧结构的信息净负荷区内（同步净负荷包，帧结构的信息净负荷区内（同步净负荷包，SPE）。）。 映射，在映射，在SDH网络边界，将各种速率的支路信号分别经过码网络边界，将各种速率的支路信号分别经过码 速调节装入相应的标准容器（速调节装入相应的标准容器（C）中，再适配进入相应的虚容）中，再适配进入相应的虚容 器（器（VC）的过程

15、。本质各种支路信号的比特根据一定关系，）的过程。本质各种支路信号的比特根据一定关系， 放置到放置到SDH容器中规定的不同位置容器中规定的不同位置 定位，帧的偏移信息收进支路单元或者管理单元的过程，即定位，帧的偏移信息收进支路单元或者管理单元的过程，即 指明已装净负荷的各种虚容器指明已装净负荷的各种虚容器VC-n在在STM-N信号中的准确位信号中的准确位 置置 复用，将几路信号按照单个字节交织进行同步复用，成为一复用，将几路信号按照单个字节交织进行同步复用，成为一 路信号路信号 19 包装箱与物品之间的空隙填满填充物，非信息比特包装箱与物品之间的空隙填满填充物，非信息比特 容器箱体的包封装有标签

16、（通路开销容器箱体的包封装有标签（通路开销POH），用来指明箱内），用来指明箱内 物体的名称，以及有关该箱物品由发送点到接收点运送过程中物体的名称，以及有关该箱物品由发送点到接收点运送过程中 的质量和状态。的质量和状态。 附上附上POH以后的箱体称为虚容器，再附加上相应的位置编号以后的箱体称为虚容器，再附加上相应的位置编号 （指针（指针PTR），位置编号用来指明箱体在集装箱中的准确位置，），位置编号用来指明箱体在集装箱中的准确位置， 即相当于需要对集装箱内所有用于载货空间的位置进行编号即相当于需要对集装箱内所有用于载货空间的位置进行编号 物品送到终端站或者枢纽站时，根据箱体物品送到终端站或者枢

17、纽站时，根据箱体VC编号，可以对编号，可以对 所有箱体及箱内物品进行直接插入或者取出，灵活调度和重组所有箱体及箱内物品进行直接插入或者取出，灵活调度和重组 箱体（箱体（VC）而不必拆卸整车物资）而不必拆卸整车物资 所有构件按照其准确位置准确无误的放入大型集装箱，附上所有构件按照其准确位置准确无误的放入大型集装箱，附上 段开销。段开销比喻为货物运输在不同运营段是需要的质量监段开销。段开销比喻为货物运输在不同运营段是需要的质量监 测和其他操作，以及维护管理的开销。测和其他操作，以及维护管理的开销。 20 多个数据流的多路复用起着重要的作用多个数据流的多路复用起着重要的作用 各种低速输入流被转换为基

18、本的各种低速输入流被转换为基本的STS-1速率速率 3条条STS-1支流被多路复用到支流被多路复用到1条条155.52Mbs的的STS-3输出输出 流上，流上，125us发送发送270*9字节的帧字节的帧 该输出流又和其他该输出流又和其他3条一起合成最终的输出流条一起合成最终的输出流 SONET中的多路复用中的多路复用 21 SONET的多路复用层次如表的多路复用层次如表6-1所示所示 定义了从定义了从STS-1到到STS-48的速率的速率 对应于对应于STS-n的光纤线路被称作的光纤线路被称作OC-n SONET SDH数据速率数据速率(Mbs) 电子的电子的光的光的光的光的局间局间SPE用

19、户用户 STS-1 OC-1 5184 50112 4956 STS-3OC-3STM-115552150336148608 STS-9OC-9STM-346656451O08445824 STS-12OC-12STM-462208601344594432 STS-18OC-18STM-693312902016891648 STS-24OC-24STM-812441612026881188864 STS-36OC-36STM-1218662418040321783296 STS-48OC-48STM-1624883224053762377728 22 为什么为什么ATM速率为速率为155Mbs

20、：其目的是在：其目的是在SONET OC-3干线上传送干线上传送ATM信元信元 应注意被广泛引用的应注意被广泛引用的155Mbs速率是指总的速率，它包速率是指总的速率，它包 括括SONET开销。开销。 SONET物理层被分成物理层被分成4个子层个子层 光子子层，它规定使用的光和光纤的物理特性。光子子层，它规定使用的光和光纤的物理特性。 剩下的剩下的3个子层分别对应于段、线路和通路。个子层分别对应于段、线路和通路。 23 第七章第七章 电力线载波通信技术电力线载波通信技术 7.1电力线通信电力线通信(PLC)简介简介 电力线通信电力线通信(Power Line Communication，简称，

21、简称 PLC)技术，从广义上讲包含应用于高压输电网技术，从广义上讲包含应用于高压输电网 和中，低压配电网的窄带电力线载波通信，以及和中，低压配电网的窄带电力线载波通信，以及 在中，低压配电线路上实现的宽带数据通信。在中，低压配电线路上实现的宽带数据通信。 所讨论的电力线通信技术是上述情况中的第二种，所讨论的电力线通信技术是上述情况中的第二种， 即利用中、低压配电线路作为通信介质，实现数即利用中、低压配电线路作为通信介质，实现数 据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，也据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，也 称为高速称为高速PLC技术。技术。 24 高速高速PLC按应用的配电网电压等级可划

22、分为按应用的配电网电压等级可划分为 低压低压PLC和和中压中压PLC。 低压低压PLC利用低压利用低压(220V380V)电力线作为传输媒电力线作为传输媒 介，为用户提供介，为用户提供Internet接入，家庭局域网、远程接入，家庭局域网、远程 抄表、智能家居等应用。抄表、智能家居等应用。 中压中压PLC利用中压利用中压(10kV)电力线作为通信链路，为电力线作为通信链路，为 接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农接入骨干网、配电网自动化、用户需求侧管理及农 村电话等应用提供传输通道。村电话等应用提供传输通道。 25 电力线通信的发展历史可追溯到电力线通信的发展历史可追溯到20世纪世纪2

23、0年代，当时的年代，当时的 应用主要集中在应用主要集中在110kV以上的高压远距离输电线路上，以上的高压远距离输电线路上， 工作频率在工作频率在150kHz以下以下，后来该频段成为欧洲电工标准，后来该频段成为欧洲电工标准 化委员会化委员会(CENELEC)电力线通信的正式频段。电力线通信的正式频段。 到到20世纪世纪50年代，低频高压电力线通信技术已广泛用于年代，低频高压电力线通信技术已广泛用于 监控监控、远程指示远程指示、设备保护设备保护以及以及语音传输语音传输等领域。等领域。 50年代后期至年代后期至90年代早期的年代早期的30多年中，电力线通信开始多年中，电力线通信开始 应用在应用在中压

24、和低压电网上中压和低压电网上，其应用主要集中在，其应用主要集中在电力线自电力线自 动抄表动抄表、电网负载控制电网负载控制和和供电管理供电管理等窄带通信领域。但等窄带通信领域。但 是由于受到某些技术水平的限制，利用电力线传输高速是由于受到某些技术水平的限制，利用电力线传输高速 数据的通信产品及服务领域在当时没有得到发展。数据的通信产品及服务领域在当时没有得到发展。 26 采用何种通信方式将用户终端连接至最近的宽带网络采用何种通信方式将用户终端连接至最近的宽带网络 设备，成为宽带网络运营商们不断探索和关注的问题，设备，成为宽带网络运营商们不断探索和关注的问题， 也是也是Internet普及的瓶颈之

25、一，被业内入士称为普及的瓶颈之一，被业内入士称为宽带网宽带网 络接入的络接入的“最后一百米最后一百米”问题问题。 PLC技术能够充分利用最为普及的电力线网络资源，技术能够充分利用最为普及的电力线网络资源， 建设速度快、投资少、室内无需布线、用户通过遍布建设速度快、投资少、室内无需布线、用户通过遍布 各个房间的电源插座既能进行高速上网，实现各个房间的电源插座既能进行高速上网，实现“有线有线 移动移动”，具备了其他接入方式不可比拟的优势，再次，具备了其他接入方式不可比拟的优势，再次 成为国内外广泛关注的焦点。成为国内外广泛关注的焦点。 27 在配电变压器在配电变压器(10kV380V)低压出线端安

26、装低压出线端安装PLC主站，它的主要功能是将电力线主站，它的主要功能是将电力线 上的高频信号调制或解调成为数据信号。上的高频信号调制或解调成为数据信号。PLC主站的一侧通过电容或电感耦合器主站的一侧通过电容或电感耦合器 连接电力电缆，注入或提取连接电力电缆，注入或提取PLC高频信号；另一侧通过传统通信方式，如光纤、高频信号；另一侧通过传统通信方式，如光纤、 CATV、ADSL等连接至等连接至Internet。 28 在用户侧，用户的计算机通过在用户侧，用户的计算机通过RJ-45或或USB接口与接口与PLC Modem相连，普通话机则相连，普通话机则 通过通过RJ-11接口连接接口连接PLC M

27、odem，PLC Modem可直接插入户室内电源插座，通可直接插入户室内电源插座，通 过电力线实现高速数据传输。如果过电力线实现高速数据传输。如果PLC高频信号在传输过程中发生较大衰减，可高频信号在传输过程中发生较大衰减，可 以在适当的位置加装中继器以放大信号。以在适当的位置加装中继器以放大信号。 29 上述用于宽带接入的低压上述用于宽带接入的低压PLC，在组网结构上类似于，在组网结构上类似于 “光纤光纤+以太网以太网”的模式，从骨干网络一侧来看，光纤的模式，从骨干网络一侧来看，光纤 需要到达小区内各楼宇。需要到达小区内各楼宇。 “光纤光纤+以太网以太网”方式需要在楼内进行综合布线，为每个用户

28、方式需要在楼内进行综合布线，为每个用户 单独铺设一条单独铺设一条UTP五类线五类线到其室内。到其室内。 而而PLC方式是利用已有的低压电力线传输高频数据信号，意方式是利用已有的低压电力线传输高频数据信号，意 味着它巳将通信线路延伸至每个家庭，并具有多个信息接入味着它巳将通信线路延伸至每个家庭，并具有多个信息接入 点，在楼内几乎点，在楼内几乎不再需要任何布线不再需要任何布线，这不但为网络运营商简，这不但为网络运营商简 化了工程安装工作，而且为用户开通提供了方便。化了工程安装工作，而且为用户开通提供了方便。 30 利用四通八达、遍布城乡、直达用户的低压电力线传利用四通八达、遍布城乡、直达用户的低压

29、电力线传 输高速数据的输高速数据的PLC技术，以其室内无需布线、覆盖范技术，以其室内无需布线、覆盖范 围广、连接方便等显著特点，成为围广、连接方便等显著特点，成为解决宽带末端接入解决宽带末端接入 瓶颈的有效手段瓶颈的有效手段。 31 7.2 PLC的应用模式的应用模式 高速高速PLC的应用主要有的应用主要有两种模式两种模式： 一种是以美国为代表的一种是以美国为代表的家庭内部联网模式家庭内部联网模式 另一种模式是面向欧洲和亚太市场的另一种模式是面向欧洲和亚太市场的电力线上网电力线上网 家庭内部联网模式家庭内部联网模式 这一方面是由于美国这一方面是由于美国ADSL、HFC等技术和产品已经等技术和产

30、品已经 比较成熟和普及，更重要的是由于美国的低压配电变比较成熟和普及，更重要的是由于美国的低压配电变 压器一般为压器一般为单相单相，平均仅为，平均仅为5-6个住宅用户提供供电服个住宅用户提供供电服 务，因此，推广电力线上网成本偏高。务，因此，推广电力线上网成本偏高。 32 电力线上网（面向欧洲和亚太地区）电力线上网（面向欧洲和亚太地区） 因为这些地区的低压配电网结构比较类似，一般一台配电变压器因为这些地区的低压配电网结构比较类似，一般一台配电变压器 要为要为200、300个住宅用户提供供电服务，推广电力线上网服务的个住宅用户提供供电服务，推广电力线上网服务的 平均成本较低。平均成本较低。 在小

31、区宽带接入领域、电力线上网为宽带网络运营商提供了一种在小区宽带接入领域、电力线上网为宽带网络运营商提供了一种 全新的宽带入户解决方案。全新的宽带入户解决方案。 宾馆酒店是另一个适合使用电力线上网的用户群。利用客房内的宾馆酒店是另一个适合使用电力线上网的用户群。利用客房内的 电力线插座作为网络接口，即可实现客房的宽带网络接入。电力线插座作为网络接口，即可实现客房的宽带网络接入。 33 7.2 PLC技术在国内外的发展和应用技术在国内外的发展和应用 7.3 PLC技术特性技术特性 一、频率范围一、频率范围 PLC技术使用的频率范围为技术使用的频率范围为230MHz，在这个频段上信道的，在这个频段上

32、信道的噪声噪声 较低较低，对信号传输的影响较小。电力线上的信号衰减是随着信号，对信号传输的影响较小。电力线上的信号衰减是随着信号 频率的增加而增加的，在一定的传输距离范围内，频率的增加而增加的，在一定的传输距离范围内，230MHz频段频段 内信号的衰减要低于噪声的衰减。因此，利用调制技术可将高频内信号的衰减要低于噪声的衰减。因此，利用调制技术可将高频 信号从电力线中分离出来。信号从电力线中分离出来。 34 二、低压电力线的信道特性二、低压电力线的信道特性 作为电信级的运营网络，通信质量必须要有保障，而电作为电信级的运营网络，通信质量必须要有保障，而电 力线作为传输介质，对高频数据信号的传输有一

33、些力线作为传输介质，对高频数据信号的传输有一些不不 利因素利因素，集中表现为：，集中表现为： (1) 电力线会对高频信号造成电力线会对高频信号造成较大的衰减较大的衰减。通常，电力。通常，电力 线在某一时刻对不同的频率的信号，线路衰减不同，线在某一时刻对不同的频率的信号，线路衰减不同， 而且随着线路的阻抗和负载变化，而且随着线路的阻抗和负载变化，信道的衰减也在不信道的衰减也在不 断变化。断变化。 35 (2) 电力线上存在较大的电力线上存在较大的噪声干扰噪声干扰。由于电力线上连接有。由于电力线上连接有 各种各样的各种各样的用电设备用电设备，某些大功率用电设备的频繁开，某些大功率用电设备的频繁开

34、闭，会在电力线上产生各种噪声干扰，而且噪声幅度闭，会在电力线上产生各种噪声干扰，而且噪声幅度 较大。其中包括：较大。其中包括： 1) 家用电器，包括计算机、电视机开关电源时产生的家用电器，包括计算机、电视机开关电源时产生的 噪声。噪声。 2) 利用晶闸管制成的调节灯、节能灯及同类产品所产利用晶闸管制成的调节灯、节能灯及同类产品所产 生的噪声。生的噪声。 3) 电动机所产生的强噪声。电动机所产生的强噪声。 4) 开关设备在电力线上产生的噪声。开关设备在电力线上产生的噪声。 5) 在空间传输的高频信号耦合在电力线中产生的噪声。在空间传输的高频信号耦合在电力线中产生的噪声。 36 (3) 低压电网拓

35、扑结构复杂，分支多、衰减大，导致多低压电网拓扑结构复杂，分支多、衰减大，导致多 径反射，引起信号的径反射，引起信号的选择性衰减和码间干扰选择性衰减和码间干扰。由于电。由于电 力线信道呈无法预知的多径传输和反射特征，致使信力线信道呈无法预知的多径传输和反射特征，致使信 道特征表现为一个道特征表现为一个时变的频率选择性衰减信道时变的频率选择性衰减信道，因此，因此 信道容量和误码率特性会受到多径衰落的影响而恶化。信道容量和误码率特性会受到多径衰落的影响而恶化。 在高速数据传输时，电力线信道呈现出的频率选择特在高速数据传输时，电力线信道呈现出的频率选择特 性、阻抗剧烈变化、较大的噪声干扰及高衰减等特性

36、，性、阻抗剧烈变化、较大的噪声干扰及高衰减等特性， 使电力线成为一个并不理想的通信媒介。因此，要在使电力线成为一个并不理想的通信媒介。因此，要在 电力线上实现高速、可靠的数据传输，必须选择一种电力线上实现高速、可靠的数据传输，必须选择一种 适合电力线信道特性的适合电力线信道特性的调制技术调制技术。 37 三、三、PLC与正交频分复用与正交频分复用(OFDM)技术技术 在在PLC技术中引入技术中引入OFDM（正交频分多路复用正交频分多路复用）技）技 术，就可以使电力线上的高速数据通信成为可能。术，就可以使电力线上的高速数据通信成为可能。 OFDM的基本思想就是把的基本思想就是把可用信道带宽划分为

37、若干子可用信道带宽划分为若干子 信道信道，每个子信道都可近似看作理想信道。在规定使，每个子信道都可近似看作理想信道。在规定使 用的频段内，利用载波之间的正交性，使用几十、上用的频段内，利用载波之间的正交性，使用几十、上 百、甚至上千个具有正交特性的百、甚至上千个具有正交特性的载波信号载波信号，每个载波，每个载波 传输一定速率的数据，各个载波传输数据的总和就是传输一定速率的数据，各个载波传输数据的总和就是 总的总的传褕速率传褕速率。 38 1 高传输速率高传输速率 2 抗衰减性抗衰减性 3 抗干扰性抗干扰性 4 传输特性传输特性 (1) 传输距离传输距离 当电力线空载时，点对点载波信号可当电力线

38、空载时，点对点载波信号可传输几千米传输几千米。但当电力线上。但当电力线上 负荷较大时，采用负荷较大时，采用PLC技术只能传输技术只能传输200m左右左右，要想实现更长距，要想实现更长距 离的数据传褕，只能采用增加离的数据传褕，只能采用增加中继中继的方式。低压的方式。低压PLC作为宽带接作为宽带接 入的一种手段，如果只在楼宇内应用，解决入的一种手段，如果只在楼宇内应用，解决“最后一百米最后一百米”的入的入 户问题，是完全可以满足需要的。户问题，是完全可以满足需要的。 (2) 传输速率传输速率 理论上可以实现理论上可以实现100M以上的速率以上的速率 39 5 安全性安全性 由于由于PLC技术是利

39、用现有技术是利用现有220V380V电压的电力线传电压的电力线传 输数据信号，而原有的其他通信技术都采用专用通信输数据信号，而原有的其他通信技术都采用专用通信 线路，线路上只有弱电信号，因此在用户心里上有一线路，线路上只有弱电信号，因此在用户心里上有一 些观念上的障碍，担心在使用过程当中会出现损坏计些观念上的障碍，担心在使用过程当中会出现损坏计 算机，威胁到人身安全的顾虑。为保证使用安全，算机，威胁到人身安全的顾虑。为保证使用安全， PLC设备一般采取如下保护措施：设备一般采取如下保护措施： (1) 利用线圈的感应耦合原理利用线圈的感应耦合原理，通过磁环耦合的方式，通过磁环耦合的方式， 将高频

40、信号注入到电力线中并从电力线中分离，将高频信号注入到电力线中并从电力线中分离，PLC 设备中数据信号的传输线路不得与设备中数据信号的传输线路不得与220V电线直接连接。电线直接连接。 (2) PLC设备的电路设计中，强、弱电路分开设计，保设备的电路设计中，强、弱电路分开设计，保 证信号线路中不会出现高电压。证信号线路中不会出现高电压。 (3) PLC设备的电路中，设置过压保护装置，避免由于设备的电路中，设置过压保护装置，避免由于 感应或短路而造成对计算机和用户的伤害。感应或短路而造成对计算机和用户的伤害。 40 7.4 PLC接入方案接入方案 国内的低压配电网结构复杂，不同楼层、不同时期建筑国

41、内的低压配电网结构复杂，不同楼层、不同时期建筑 的楼宇配电网结构都不相同，接入方案也各不相同。的楼宇配电网结构都不相同，接入方案也各不相同。 PLC技术具有组网灵活的特点，可根据用户数的多少技术具有组网灵活的特点，可根据用户数的多少 在设备投入和组网方案上做出相应的变化。根据配电在设备投入和组网方案上做出相应的变化。根据配电 网线路、楼宇结构和用户的特点、可以分为网线路、楼宇结构和用户的特点、可以分为高层住宅高层住宅 楼楼、低层住宅楼低层住宅楼和和商业写字楼商业写字楼三种情况。三种情况。 41 一、高层住宅楼一、高层住宅楼 1楼宇结构楼宇结构 新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度新建

42、的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度 较大，每栋楼内大约有较大，每栋楼内大约有150 200户，住户使用共同的户，住户使用共同的 电梯和楼梯。电梯和楼梯。 2低压配电网结构低压配电网结构 楼内地下室设有独立的配电间，一台配电变压器将楼内地下室设有独立的配电间，一台配电变压器将 10kV电压转变为电压转变为220V380V电压。楼内有多条电力电压。楼内有多条电力 线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户供线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户供 电。电力线三相负载基本平衡，楼层竖井有配电箱，电。电力线三相负载基本平衡，楼层竖井有配电箱， 箱内有楼层总电表和各户的分电表。箱内有楼层

43、总电表和各户的分电表。 42 3 组网方案组网方案 接入方式采用接入方式采用“FTTB+PLC”的方案，从城域的方案，从城域 网引光纤到小区各楼内配电室，楼内采用网引光纤到小区各楼内配电室，楼内采用PLC 接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分 为不同的用户接入共享区域，根据实际情况确为不同的用户接入共享区域，根据实际情况确 定接入方案。定接入方案。 图图2-1主要针对用户居住集中、接入率高的小主要针对用户居住集中、接入率高的小 区高层住宅楼。区高层住宅楼。PLC局端设备放在地下室的配局端设备放在地下室的配 电间内，将用户按三相线路划分，使用电间内，将用户按三相线路划分，使用A相线相线 路的用户共享路的用户共享A相电力线。使用同一条电力线相电力线。使用同一条电力线 的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用 一台一台PLC局端设备。局端设备。 43 44 二、低层住宅楼二、低层住宅楼 1 楼宇结构楼宇结构 低层住宅楼以低层住宅楼以6层以下为例，分为