【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)通信技術(shù)研究，研制了一系列的產(chǎn)品和系統(tǒng)，并在北京等地建立了一定規(guī)模的試驗(yàn)小區(qū)，申報(bào)了20余項(xiàng)發(fā)明及實(shí)用的新型專利。此外，清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、華北電力大學(xué)等對(duì)電力線信道模型、信道測(cè)試等方面也進(jìn)行了探討，國(guó)家自然科學(xué)基金2003年、2004年還資助了多個(gè)電力線通信課題，進(jìn)行電力線通信機(jī)理的研究。 由于我國(guó)低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性、供電方式與國(guó)外有很大的不同，國(guó)外已有的理論研究成果和開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)不能完全適應(yīng)我國(guó)的實(shí)際。我國(guó)科技工作者在中國(guó)低壓配電網(wǎng)高頻信號(hào)傳播特性、電力線高速數(shù)據(jù)通信機(jī)理、應(yīng)用產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面進(jìn)行了大量的研究工作[1013]，主要包括以下幾方面。 (1)通過(guò)大量的實(shí)際測(cè)試，獲取了我國(guó)低壓配電網(wǎng)的高頻衰減特性、噪聲分布特性、阻抗特性等實(shí)際數(shù)據(jù)，結(jié)合理論分析，得出了相應(yīng)的高頻信號(hào)傳播模型，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及研究提供了第一手資料和理論基礎(chǔ)。 (2)深入研究了電力線高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的技術(shù)體制最佳使用頻段、信道容量預(yù)測(cè)及優(yōu)化、適宜的調(diào)制技術(shù)、信道編碼及糾錯(cuò)、MAC層協(xié)議、藕合方式、電磁輻射、組網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)、信道測(cè)試技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等 PLC關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 (3) 研制了速率為2~200 M bit/s的系列化產(chǎn)品。 (4) 根據(jù)應(yīng)用的實(shí)際提出了電感藕合和電容藕合相結(jié)合的藕合技術(shù)，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍，增強(qiáng)了不同應(yīng)用場(chǎng)合的適應(yīng)性，極大地方便了施工，加快了PLC的應(yīng)用步伐。 (5) 提出了信道優(yōu)化技術(shù)，研制了相應(yīng)的產(chǎn)品，有效地改善了電力線高頻信號(hào)傳輸環(huán)境，提高了系統(tǒng)的傳輸速率穩(wěn)定性和可靠性。(6) 提出了實(shí)現(xiàn)全電力線接入的混合組網(wǎng)技術(shù)，改善了系統(tǒng)的整體性能，提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和有效性。 (7) 提出并應(yīng)用了具有我國(guó)特色的多種寬帶接入模式和應(yīng)用模式。 (8) 開(kāi)展了PLC相關(guān)應(yīng)用的研究，開(kāi)發(fā)了基于PLC的寬帶抄表系統(tǒng)、智能家居系統(tǒng)、ADSL、無(wú)線局域網(wǎng)、電話線與PLC 相混合的應(yīng)用系統(tǒng)等。 (9) 研究了PLC的測(cè)試技術(shù)、實(shí)用化工程技術(shù)、性能測(cè)試方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等。 (10) 開(kāi)展了中壓PLC的研究及試驗(yàn)，包括在農(nóng)村電信服務(wù)方面的應(yīng)用研究。 (11) 開(kāi)展了PLC電磁兼容特性的研究和測(cè)試。參照國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，制定了測(cè)試方法和測(cè)試大綱，分別在國(guó)家權(quán)威檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行了電磁騷擾和電氣性能測(cè)試。對(duì)PLC的網(wǎng)絡(luò)性能也進(jìn)行了相應(yīng)測(cè)試。 中國(guó)電力科學(xué)研究院和遼寧電力公司擾陽(yáng)供電公司于2001年在沈陽(yáng)建立了中國(guó)第一個(gè)高速PLC試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)[1114]。2001年，國(guó)電通信中心開(kāi)始組織實(shí)施低壓配電網(wǎng)電力線寬帶接入技術(shù)的實(shí)驗(yàn)及推廣應(yīng)用，成為中國(guó)PLC試驗(yàn)和運(yùn)營(yíng)的核心推動(dòng)者。國(guó)電通信中心成立了PLC領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)PLC推進(jìn)辦公室，確立了推動(dòng)電力線通信技術(shù)研究、試驗(yàn)及推廣應(yīng)用的模式和總體安排，引進(jìn)了國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)的產(chǎn)品在北京進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在短短的3年多時(shí)間內(nèi)，國(guó)電通信中心組織研究開(kāi)發(fā)單位產(chǎn)品試驗(yàn)單位以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)、電磁兼容特性測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試和工程探索，提出并應(yīng)用了具有中國(guó)特色的電力線通信技術(shù)應(yīng)用模式，建立了世界上最大的電力線寬帶接入試驗(yàn)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)，為電力線寬帶接入技術(shù)在中國(guó)的商業(yè)化運(yùn)行以及大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。國(guó)電通信中心的大規(guī)模試驗(yàn)也極大地推動(dòng)了電力線寬帶接入技術(shù)的研究進(jìn)程，縮短了國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)研究成果的產(chǎn)品化轉(zhuǎn)化過(guò)程，促進(jìn)了PLC技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。到2005年7月為止，由國(guó)電通信中心組織、中電飛華公司實(shí)施的北京電力線寬帶接入試驗(yàn)網(wǎng)接入用戶超過(guò)30萬(wàn)戶，開(kāi)通用戶37 000余戶，接通率超過(guò)11%，建立了北京城域數(shù)據(jù)網(wǎng)、電力線寬帶接入網(wǎng)絡(luò)管理中心和計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。 我國(guó)在電力線高速通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化方面的研究[18]，還處于起步階段。由于沒(méi)有現(xiàn)成的國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，大部分廠家將中國(guó)強(qiáng)制認(rèn)證的CCC標(biāo)準(zhǔn)作為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。CCC認(rèn)證涉及到電氣安全GB4943《信息技術(shù)設(shè)備的安全》(等同于IEC 60950)，電磁兼容GB9254《信息技術(shù)設(shè)備無(wú)線電騷擾限值和測(cè)量方法》 (等同于C ZSPR22)，防雷YD /T993《電信終端設(shè)備防雷技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》?，F(xiàn)有的CCC標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有對(duì)電源端子和電信網(wǎng)絡(luò)端口共用的情況進(jìn)行專門的考慮，也沒(méi)有涉及傳輸性能、網(wǎng)絡(luò)性能等方而的規(guī)定，因此存在局限性。 由于我國(guó)擁有目前全世界最大規(guī)模的電力線寬帶接入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力線高速通信技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)十分迫切，國(guó)家電網(wǎng)公司充分認(rèn)識(shí)到了這一點(diǎn)，已經(jīng)立項(xiàng)準(zhǔn)備制定國(guó)家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 基本評(píng)價(jià)通過(guò)6年多的努力，中國(guó)科技工作者針對(duì)我國(guó)配電網(wǎng)的實(shí)際，在信道特性、通信機(jī)理、組網(wǎng)技術(shù)、試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法、PLC應(yīng)用技術(shù)、工程技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、PLC支撐系統(tǒng)等方面取得了豐富的研究成果，許多工作屬于我國(guó)率先提出并得到推廣應(yīng)用。但應(yīng)當(dāng)指出的是在芯片技術(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)理論等方面，歐美處于領(lǐng)先位置，我國(guó)還有待努力。 大量的試驗(yàn)證明，目前國(guó)內(nèi)使用的主流PLC寬帶接入系統(tǒng)(第2代產(chǎn)品)，在傳輸速率、數(shù)據(jù)吞吐量、丟包率、響應(yīng)速度、接入穩(wěn)定性等方面，已經(jīng)能夠滿足用戶對(duì)Internet高速接入的要求。雖然用電高峰時(shí)的數(shù)據(jù)吞吐量會(huì)有所下降，但下降幅度普遍能夠控制在許可范圍內(nèi)，目_能滿足用戶基本的帶寬要求，用戶滿意度是比較高的。個(gè)別質(zhì)量較差的照明設(shè)備以及某些具有開(kāi)關(guān)電源的設(shè)備，可能會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的高頻干擾，影響PLC系統(tǒng)的正常使用，此時(shí)需要使用可抑制高頻噪聲的信道優(yōu)化裝置或阻波器。經(jīng)實(shí)際環(huán)境測(cè)試，并未發(fā)現(xiàn)PLC對(duì)電氣設(shè)備、電表及抄表系統(tǒng)的精度、短波收音機(jī)環(huán)境等有實(shí)質(zhì)性影響，試驗(yàn)室測(cè)試的PLC產(chǎn)品及系統(tǒng)的電磁騷擾、網(wǎng)絡(luò)性能、電氣性能等也能夠滿足現(xiàn)有可參照的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此可以說(shuō)，PLC已經(jīng)具備了大規(guī)模推廣應(yīng)用的條件。對(duì)于未來(lái)用戶需求的實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的業(yè)務(wù)(如VoIP)，則目前的PLC系統(tǒng)需要完善，同時(shí)PLC寬帶接入系統(tǒng)也會(huì)逐漸從目前的第2代過(guò)渡到具有完整QoS保障機(jī)制、強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)管理的第3代產(chǎn)品。 目前電力線通信技術(shù)存在的問(wèn)題有: (1)缺乏必要的技術(shù)規(guī)范和相關(guān)法律、法規(guī)。 (2)設(shè)備級(jí)的管理功能有待加強(qiáng)。(3) PLC系統(tǒng)的QoS保障機(jī)制、帶寬管理機(jī)制、安全性能有待完善。 (4)中壓線路的高頻信道特性及通信機(jī)理研究還不充分。 (5)設(shè)備及系統(tǒng)測(cè)試和評(píng)估技術(shù)還需完善。 (6)芯片技術(shù)有待突破。下一步的研究工作包括: (1）研制具有信道性能、設(shè)備性能、網(wǎng)絡(luò)性能監(jiān)控功能的基于SNM P的PLC終端設(shè)備。 (2)研制具有完善QoS保障機(jī)制和帶寬分配機(jī)制的PLC系統(tǒng)。 (3)研究適合中壓PLC的最佳頻段和最佳調(diào)制技術(shù)、MAC層協(xié)議、信道編碼、組網(wǎng)方法、網(wǎng)絡(luò)管理以及安全機(jī)制、電磁輻射特性、寬帶藕合 技術(shù)以及遠(yuǎn)距離中繼技術(shù)。 (4)制定符合我國(guó)實(shí)際條件的電力線高速數(shù)據(jù)通信技術(shù)規(guī)范。 (5)研究開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專用電力線高速數(shù)據(jù)通信芯片。第三章 供電網(wǎng)通訊系統(tǒng)模型3. 1噪聲和干擾低壓電力線網(wǎng)絡(luò)中，各式各樣的家用電器和辦公設(shè)備產(chǎn)生的噪聲和干擾嚴(yán)重污染著電力線通信環(huán)境。V fines et :①硅控整流器及一些電源產(chǎn)生的工頻噪聲，它會(huì)造成整數(shù)倍工頻上的頻譜突變。②平滑頻譜噪聲，其頻譜很平坦，可以看作有限帶寬的白噪聲，家電中的小電機(jī)是產(chǎn)生這類噪音的根源。③單脈沖干擾，通常由開(kāi)關(guān)切換、閃電、溫度調(diào)節(jié)器或電容充放電引起。④非同步周期噪聲，如電視的行掃描頻率對(duì)電網(wǎng)的干擾。對(duì)于低壓電力線通訊系統(tǒng)而言，可以采用以下幾種辦法克服噪聲和干擾:(1)在接收端增加一個(gè)sin x / x形式的濾波器，在整數(shù)倍工頻上的增益是零，從而克服上述①類噪聲干擾。(2)設(shè)計(jì)前向糾錯(cuò)方案，克服上述①~③類干擾。(3)應(yīng)該避免使用電視的掃描頻率進(jìn)行信號(hào)調(diào)制。在市場(chǎng)上所有的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的電力線通訊系統(tǒng)中，都采用了上述的一種或多種措施。 電力線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，變電站的二次變壓裝置和用戶負(fù)載同時(shí)并聯(lián)在電力網(wǎng)絡(luò)中，信道阻抗隨著時(shí)間和用戶負(fù)載的不同而波動(dòng)。實(shí)現(xiàn)阻抗匹配是很重要的，因?yàn)楫?dāng)發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)的阻抗匹配時(shí)，接收端得到的有用信號(hào)能量最大。低壓電力線網(wǎng)絡(luò)總阻抗主要由三部分組成[2] : (1)變電站的變壓器產(chǎn)生的阻抗，它隨著頻率的增高而增大。 (2)導(dǎo)線的