物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案
加入技術(shù)交流群
3．2 物聯(lián)網(wǎng)PLC家電通訊關(guān)鍵技術(shù)軟件實(shí)現(xiàn)
(1)PLC通訊整體介紹
PLC通訊是指利用專用調(diào)制解調(diào)技術(shù)對信號進(jìn)行調(diào)制，然后把信號加載到電力線中，在接收方通過對加載信號的解調(diào)，獲取傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行通信的技術(shù)。
目前PLC通訊按通訊的帶寬可分為窄帶電力線載波通訊、寬帶電力線載波通訊：
由于窄帶電力線通訊技術(shù)的調(diào)制方式、載波頻寬限制，導(dǎo)致傳輸速度、抗同相干擾性等功能并不適合載波家電的需求。
寬帶電力線載波通訊技術(shù)一般采用一種多載波調(diào)制技術(shù)，即正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM)技術(shù)。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)為，在頻域內(nèi)將指配的信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成并行的子數(shù)據(jù)流，在每個子信道上使用一個子載波進(jìn)行調(diào)制，并且各個子載波相互正交，并行傳輸。其技術(shù)特點(diǎn)是傳輸速度快，理論傳輸速度可達(dá)200 M，抗干擾能力強(qiáng)。所以根據(jù)以上的這些特點(diǎn)，寬帶PLC通訊技術(shù)較適合應(yīng)用于以電力貓為代表的室內(nèi)因特網(wǎng)接入、視頻監(jiān)控等對實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域，同時(shí)也適合于物聯(lián)網(wǎng)家電對通訊速率、抗干擾性等特性的需求。
(2)如何實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通
電力線上信號的傳輸協(xié)議采用TCP／IP協(xié)議，采用網(wǎng)絡(luò)密鑰認(rèn)證的機(jī)制，不同的家電之間進(jìn)行信息傳輸時(shí)，只要遵從相同的通訊協(xié)議，采用相同的網(wǎng)絡(luò)密鑰即可實(shí)現(xiàn)。
(3)如何實(shí)現(xiàn)自動組網(wǎng)
當(dāng)有新的設(shè)備接入時(shí)，通過兩種方式將新家電接入：
第一種方式，在新設(shè)備及終端服務(wù)設(shè)備上都留有有線接口，當(dāng)將兩者通過信號線連接到一起時(shí)，新設(shè)備自動發(fā)送注冊指令，終端服務(wù)設(shè)備接收到注冊指令之后，自動將網(wǎng)絡(luò)密鑰、MAC地址、設(shè)備協(xié)議等信息發(fā)送給新設(shè)備，之后新設(shè)備再與組內(nèi)設(shè)備通訊時(shí)，采用終端服務(wù)設(shè)備發(fā)送給其的設(shè)備協(xié)議進(jìn)行通訊，從而完成新設(shè)備的自動組網(wǎng)。
第二種方式，按下終端服務(wù)設(shè)備上的注冊按鍵，終端服務(wù)設(shè)備只接收注冊協(xié)議。新設(shè)備通電之后，按下注冊按鍵，新設(shè)備自動發(fā)送注冊信息到電力線，同時(shí)監(jiān)控終端服務(wù)設(shè)備回傳的注冊確認(rèn)信息，雙方確認(rèn)注冊信息正確之后，即完成自動組網(wǎng)處理。將按鍵恢復(fù)初始狀態(tài)，兩者也采用原有系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)密鑰進(jìn)行正常通訊。
3．3 PLC通訊現(xiàn)場實(shí)施中問題的解決方案
(1)同相干擾的解決方案
當(dāng)電力線干擾比較嚴(yán)重或者電力線上存在其它PLC設(shè)備時(shí)，有時(shí)會導(dǎo)致對傳輸信號的干擾，所以在軟硬件方面需要采取一定的濾波措施，以濾除線路上的干擾。
由于INT6400子載波信號傳輸頻率在2～30 MHz之間，屬于高頻信號，所以硬件采用能夠?yàn)V除低頻信號的濾波電路，使高頻信號不衰減。
在軟件方面電力線載波通訊將高頻信號采用OFDM技術(shù)耦合到電力線，子載波會根據(jù)線路的衰減情況，自動選擇信號的調(diào)制方式，其中包括：QAM、QPSK、BPSK、ROBO等幾種方式，從而保證了傳輸時(shí)的抗干擾性，且提供了足夠的物聯(lián)家電使用帶寬網(wǎng)。同時(shí)同組載波設(shè)備采用相同的網(wǎng)絡(luò)密鑰，載波模塊檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)密鑰非法時(shí)，自動丟棄收到的數(shù)據(jù)包，而相同時(shí)才對數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理。通信協(xié)議中還帶有MAC地址，同一組設(shè)備中某一設(shè)備根據(jù)MAC地址判定是否為發(fā)給自己的數(shù)據(jù)，組內(nèi)設(shè)備僅處理發(fā)給自己的數(shù)據(jù)包。
(2)跨相耦合的解決方案
通訊數(shù)據(jù)在電力線傳輸?shù)倪^程中，信號在經(jīng)過某些空氣開關(guān)等設(shè)備之后會有很大的衰減，信息傳輸不穩(wěn)定，數(shù)字家電的運(yùn)行穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響。當(dāng)信號分屬電力線上的A、B、C三相時(shí)，往往更是導(dǎo)致3相間的信號無法傳輸。
為了解決以上問題，根據(jù)現(xiàn)場具體情況進(jìn)行以下分類處理。
現(xiàn)場載波模塊之間的連接，按照載波信號是否跨相可分為兩種，即跨相與不跨相；根據(jù)載波信號是否跨空氣開關(guān)又可分為兩種，即跨空氣開關(guān)與不跨空氣開關(guān)；故可以實(shí)現(xiàn)四種組合方式，即有四種具體硬件實(shí)施方案：
(1)同相載波信號不跨空氣開關(guān)
此種情況最為簡單，在一般的家庭內(nèi)，電力線上傳輸?shù)妮d波信號即使有衰減也不會太大，故直接將有需要聯(lián)網(wǎng)的家電接入室內(nèi)的電力線上即可，無需增加其他耦合設(shè)備、器件。
(2)同相載波信號跨空氣開關(guān)
當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí)，可在空氣開關(guān)的兩側(cè)接入耦合電感、安規(guī)電容等設(shè)備，從而將傳輸信號直接耦合到空氣開關(guān)等器件另一側(cè)的電力線上，從而保證了物聯(lián)網(wǎng)家電所需的帶寬。
(3)異相載波信號不跨空氣開關(guān)
當(dāng)出現(xiàn)此種情況時(shí)，可在異相電力線上接入耦合電感、安規(guī)電容等設(shè)備，從而將一相上傳輸?shù)妮d波信號耦合到電力線的另一相上；如果異相電力線間隔稍微遠(yuǎn)一些，不適合使用耦合電感或安規(guī)電容，也可以在異相電力線的每一相上安裝帶無線模塊的載波模塊，通過無線將發(fā)送模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮漳K，接收模塊再將數(shù)據(jù)信號耦合到電力線上，從而滿足了物聯(lián)網(wǎng)家電的帶寬要求。
(4)異相載波信號跨空氣開關(guān)
一般空氣開關(guān)上接成本較低的耦合電感、安規(guī)電容，異相間如果條件允許也接入成本較低的耦合電感、安規(guī)電容，只有當(dāng)必須接入無線載波模塊時(shí)，才在電力線上接入無線載波模塊。
4 結(jié)束語
本文給出了一種物聯(lián)網(wǎng)寬帶PLC家電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案，解決了應(yīng)用中碰到的同相干擾、跨相耦合、自動組網(wǎng)等方面的問題，從而使寬帶PLC實(shí)際的應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)家電。今后的工作將著重研究更低成本的方案，擴(kuò)大產(chǎn)品應(yīng)用范圍。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/153563.htm
評論