物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案

摘要：介紹了寬帶PLC應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)家電中的一種方案，同時(shí)說明了物聯(lián)網(wǎng)家電針對(duì)PLC通訊的需求特性，并依據(jù)需求特性選擇了寬帶PLC模塊所使用的主要器件及功能模塊。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電；跨相耦合；自動(dòng)組網(wǎng)；同相干擾

1 物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC電力線載波通信家電是將家電本身的一些信息，通過電力線發(fā)送到PLC網(wǎng)關(guān)，PLC網(wǎng)關(guān)再將家電發(fā)送的數(shù)據(jù)信息通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到所需要的地方，同時(shí)又可以將用戶的需求通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送PLC網(wǎng)關(guān)，PLC網(wǎng)關(guān)將需求命令數(shù)據(jù)通過電力線發(fā)送給PLC家電，家電按照用戶的需求指令進(jìn)行運(yùn)行、反饋運(yùn)行信息等。

物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)包括感知層、PLC通訊層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等幾部分。其物理構(gòu)成如圖1所示。其中冰箱、熱水器等接收用戶可以通過手機(jī)、PAD、電腦等發(fā)送查詢、控制命令，同時(shí)冰箱、熱水器等家電再根據(jù)用戶的指令信息返同用戶需要的數(shù)據(jù)給手機(jī)、PAD、電腦等設(shè)備。由于網(wǎng)關(guān)及家電都內(nèi)置PLC模塊，故此處的數(shù)據(jù)傳輸不再通過無線或網(wǎng)線等傳統(tǒng)方式，而是直接采用電力線進(jìn)行傳輸并且由于采用了PLC通訊，熱水器、空調(diào)等家電設(shè)備還可以設(shè)計(jì)成顯示板與整機(jī)分離，即方便操作，又能給用戶帶來舒適的體驗(yàn)。

2 電力線載波通信(PLC)物聯(lián)網(wǎng)家電的特點(diǎn)
PLC物聯(lián)網(wǎng)家電異于普通的家電設(shè)備，也異于遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)。由于數(shù)據(jù)的傳輸依靠電力線，并且家電設(shè)備直接面對(duì)用戶來進(jìn)行操作、顯示，故要求各個(gè)家電設(shè)備具有適當(dāng)?shù)母袘?yīng)、傳輸速度、較強(qiáng)抗干擾能力、互聯(lián)互通、自動(dòng)組網(wǎng)、較高的通訊可靠性、適度的傳輸距離等。
適當(dāng)?shù)母袘?yīng)、傳輸速度針對(duì)不同的家電，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速度要求往往不同。如一般的熱水器、洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等不需要傳輸圖像、聲音的家電，10 k以內(nèi)的傳輸速度足夠。而針對(duì)物聯(lián)電視、電腦等視頻設(shè)備則需要幾百k以上的傳輸速率。
較強(qiáng)的抗干擾能力一般指在一定的范圍內(nèi)，如果存在多個(gè)PLC設(shè)備或者電力線上存在和傳輸頻率相同的干擾時(shí)，每個(gè)設(shè)備問能夠正常通訊而不被其它影響。
互聯(lián)互通(M2M)指物聯(lián)網(wǎng)家電之間、Internet與物聯(lián)網(wǎng)家電之間能夠互相通訊，傳遞相關(guān)信息，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)“人在外家就在身邊、人在家世界就在眼前”。
自動(dòng)組網(wǎng)指通過一定的措施，使需要互聯(lián)互通的家電能夠自己選擇組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，且不與不需組網(wǎng)的PLC設(shè)備組網(wǎng)。
較高的通訊可靠性指聯(lián)網(wǎng)家電必須有效地進(jìn)行通訊，而不能像遠(yuǎn)程抄表那樣，因?yàn)橐淮瓮ㄓ嵆晒β实投坏貌欢啻纬x，而物聯(lián)網(wǎng)家電則要求必須滿足人們對(duì)操控、欣賞的舒適性要求。
適度的傳輸距離指一般互聯(lián)互通的家電在同一住戶內(nèi)，如果傳輸距離太遠(yuǎn)，則用戶數(shù)量多的時(shí)候很容易影響到其他用戶，但控制在200 m以內(nèi)，則不會(huì)對(duì)其他用戶的使用產(chǎn)生太多的影響。

3 物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
基于PLC物聯(lián)網(wǎng)家電的特點(diǎn)，最核心技術(shù)是PLC通訊的技術(shù)，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案主要從以下幾方面來講述在物聯(lián)網(wǎng)家電中如何通過PLC通訊實(shí)現(xiàn)家電的互聯(lián)互通。