第10章 电力线载波传输集成芯片

1、第10章 电力线载波传输集成芯片 2011年12月 内容内容 一一电力线载波电力线载波传输传输概述概述 二二常用电力线载波芯片及模块介绍常用电力线载波芯片及模块介绍 三三电力线载波芯片典型应用电力线载波芯片典型应用 一、电力线载波一、电力线载波传输传输概述概述 1 1、发展过程、发展过程 2 2、电力线信道特性、电力线信道特性 3 3、电力线载波通讯技术、电力线载波通讯技术 l 电力线载波（PLC）、电力线载波（DLC）distribution line carrier： 利 用电力线作为媒质传输有关信息的一种通信技术 l 利用电力线通信，已经有几十年的发展历史，如在中高压输电网（35kV以上

2、） 上通过电力载波机利用较低的频率（9-490kHz）传递低速数据或话音。 l 在低压（220V）配电网，PLC技术主要用于负荷控制、远程抄表和家居自动 化，其传输速率一般为1200bps或更低，因此称为低速PLC。 l 通常把传输速率在1Mbps以上的电力线通信技术称之为高速PLC，芯片级厂商： 美国的Intellon、法国Easyplug 公司、以色列的ITRAN、西班牙的DS2。设 备厂商如美国的ASOKA、韩国的Xeline公司、瑞士的ASCOM公司等。产品的传 输速率从1Mbps发展到2Mbps、14Mbps、45Mbps、100Mbps，甚至200Mbps。 l 2005年宾夕法尼

3、亚州立大学研究所，研发人员新开发的电力网接入系统最高 速度可接近1G/秒,实验理论速度可达2.5G/秒,而针对一般家庭用户的传输速 度也可达数百megabits/秒，在有中距器的情况下可以传输数千公里。 1、发展过程、发展过程 供电部门面向终端变 电站及大用户的调度 通信、远动及综合自 动化 配电网自动化系统 的数据传输通道 自动抄表系统的数据传 输通道, 电力线上网高 速MODEM的应用 电力市场化、城乡电网改造发展，对配电自动化与集中抄表 的要求日益迫切 优点：电力线网络到所有建筑物 应用： u抄表、楼宇自动化、工业控制、路灯监控系统、智能家电、 电缆防盗报警系统、医院病床呼叫 u通过电力

4、网络解决宽带上网问题，实现农村信息化 u利用战地供电网络或者民用电力线路组建应急指挥系统， 可以避免无线通讯时敌方干扰、信息截获窃取隐患 u隧道施工、煤矿矿井通信等专门行业应用 u实现数据、话音（VoIP）、视频、电力“四网合一” 低压（低压（220V220V）配电网）配电网 影响电力载波通信质量的因素 低压配电网对电力载波通信的影响 负荷对电力载波通信的影响 伪劣电器以及变频设备 电力设备对电力载波通信的影响 目前无功分散补偿已经成为趋势，大容量的补偿电容对高 频信号的衰减作用相当明显 2、电力线信道特性、电力线信道特性 2、电力线信道特性、电力线信道特性 宽带噪声和脉冲噪声、连续、随机 阻

5、抗不定 3、电力线载波通讯技术、电力线载波通讯技术 FSK PSK SSC CDMA OFDM 常用数字调制方法 3、电力线载波通讯技术、电力线载波通讯技术 FSK PSK SSC 香农公式 CWlog2（1PN）（其中：C为信道容量，W为频带宽度，P N为信噪比） 频带W和信噪比PN是可以互换的，这意味着如果增加频带的宽度，就可以 在较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率来传输信息。 l抗干扰能力强，适合在低压电力线这样的恶劣通信环境下实现 可靠的数据信息。 l可以实现码分多址技术（CDMA），在低压配电网上实现不同用 户的同时通信。 l信号的功率谱密度很低，具有良好的隐蔽性，

6、不易被截获。 l扩频通信虽然抗干扰能力较强，但受其原理制约，传输速率最 高只能达到1 Mbits左右。 正交频分多路复用技术OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) OFDM OFDM 是把高速的串行数据转换成是把高速的串行数据转换成N N路的低速数据流，去分别路的低速数据流，去分别 调制调制N N路相互正交的了载波，然后将路相互正交的了载波，然后将N N路子载波合并成一路进行传路子载波合并成一路进行传 输的一种调制效率很高的技术输的一种调制效率很高的技术 二、常用电力线载波芯片及模块介绍二、常用电力线载波芯片及模块介绍 500 PL2

7、101 北京 SSC 120K(15K ) 100UV 500 有 有 l LM1893 LM1893是美国国家半导体公司出品的电力线载波通信芯片，可完成串行 数据半双工通信，具有发送和接收数据的全部功能。LM1893采用FSK调制方式， 内置自动电平控制(ALC)电路，内置噪声滤波电路，载波频率范围 50kHz300kHz，最大波特率4.8 kHz,接收灵敏度为2mV。 l ST7536 ST7536是由法国的STMicroelectronics公司为实现在低压电力线上进行 数据传输而专门开发的调制解调集成芯片。ST7536是一种半双工同步FSK调制 解调集成电路，提供两种可编程的波特率（6

8、00b/s、1200b/s），四个可编程 的通道（频率范围从67.2 kHz 到87.15 kHz）。内置自动电平控制(ALC)电路、 自动调谐发送滤波电路和接收滤波电路，接收灵敏度为2mV（600b/s）或3mV （1200b/s）。一般来说，FSK窄带通信适用于传输速率相对较低、传输距离 比较短的点对点通信。 l SSCP300 SSCP300是Intellon公司采用现代最新通讯技术设计的电力线载波modem 芯片。它采用了扩频（宽带线性调频Chirp方式）调制解调技术、现代DSP技 术、CSMA技术以及标准的CEBus协议，高度集成的电力线网络信号收发控制器。 基于扩频技术的电力线载波

9、数据通信技术能够更好地满足数据通信速率、通 信可靠性以及多用户环境下的电力线通信。 l PLT-22 PLT-22是Echelon公司生产的电力载波收发器，它是针对Lonworks网络 设计，采用了二进制相移键控（Binary Phase Shift Key，BPSK）调制解调 技术以及多种容错及纠错技术，比较适合于国内的电力线网络应用。 类类 别别 性能参数性能参数 厂商以及产品厂商以及产品 法国法国SpidcomSpidcomConexant Conexant CX90015CX90015 IntellonIntellon INT5200,51X1INT5200,51X1 西班牙西班牙DS

10、2DS2DKING TECHDKING TECH DK5200ADK5200A 传输速度传输速度224M224M50Mpbs50Mpbs14Mbps14Mbps200Mbps200Mbps52Mpbs52Mpbs 传输距离传输距离800m800m600m600m100m100m800m800m800m800m 销售价格销售价格实验产品实验产品6.56.5美圆美圆8 8美圆美圆200200美圆美圆4 4美圆美圆 稳定性稳定性一般一般稳定、低发热稳定、低发热易死机、发热高易死机、发热高稳定、低热稳定、低热稳定、低发热稳定、低发热 加密支持加密支持5656位位DESDES5656位位DESDES56

11、56位位DESDES5656位位DESDES5656位位DESDES 固件升级固件升级/ /支持支持不支持不支持支持支持支持支持 理想商业化应用理想商业化应用/ /理想理想不理想不理想理想理想理想理想 功耗功耗/ /1.5W1.5W3W3W3W3W1.5W1.5W 三、电力线载波芯片典型应用三、电力线载波芯片典型应用 LM1893 PL2102 PL3105 低压电力线载波集中抄表系统低压电力线载波集中抄表系统 LM1893介绍介绍 PL3105 PL3105引脚 PL3105功能结构框图 l 主站 master station 通过信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备。 l 集中

12、器 concentrator 收集各采集终端或采集模块的数据，并进行处理储存，同时能和主站 或手持单元进行数据交换的设备。 l 信道 channel 信道是指信号（数据）传输的媒体。上段信道和下段信道 l 采集模块 acquisition module 采集单个用户电能表电能量信息，并处理后通过信道将数据传送到上 一级设备（中继器或集中器）的专用模块。 l 采集终端 acquisition terminal unit 采集终端指用于采集多个用户电能表电能量信息，并经处理后通过信 道将数据传送到系统上一级（中继器或集中器）的设备。 l 中继器：repeater 用于扩展一个局域网物理长度的设备。

13、中继器在其物理层恢复信号。 它仅与ISO-OSI模型的物理层有关。 l 载波电能表 载波电能表是指具有数据记录、存储以及通过电力线进行数据交换能 力的电力仪表。 l 基本计量单元 完成电能量累计、并转换为数据信号记录、存储、输出的设备。 低压电力线载波集中抄表系统低压电力线载波集中抄表系统 低压电力载波抄表系统结构示意图 由主站（远方抄表设备）、集中器（本地抄表设备）、以及载波电能 表和通过采集终端连接的基本计量仪表单元构成，集中器和载波电能 表，以及采集终端之间采用电力载波通信网络，远方主站与集中器之 间的通信信道可以根据具体情况选择不同的通信信道，如无线、电话 线、光纤或宽带网络等等。集中器作为电力载波抄表系统中的网络节 点。一个远方计算机设备可以管理多个集中器，一个集中器下辖多个 电力载波电能表及采集终端。 低压电力线载波集中抄表系统低压电力线载波集中抄表系统 低压电力线载波集中抄表系统低压电力线载波集中抄表系统 用户表 主要功能 抄收功能： 对系