國內(nèi)電力載波通信芯片技術及市場

表1 各種通信方式對比

　　電力線載波通信技術發(fā)展成熟，完全可以勝任未來智能電網(wǎng)通信的需要。電力線載波技術早在上世紀二十年代就已在歐美實現(xiàn)，目前已成為通信標準，推廣條件成熟。美國的Echelon 公司創(chuàng)立的LonWorks 網(wǎng)絡傳輸技術中的LonTalk 通信協(xié)議，以及基于PLT－22 電力線網(wǎng)絡技術的信號傳輸方式被FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）確定為北美PLC 通信標準；歐洲意法半導體公司的PLC 通信技術被CENELEC（歐洲電工標準化委員會）確定為歐洲PLC 通信標準。電力線載波技術通過發(fā)展選頻、中繼、擴頻和自適應調(diào)制技術基本上克服了電力線傳輸中存在的高衰落、高干擾問題。選頻可盡量避免選擇性衰落；中繼則解決了電力線傳輸損耗較大的問題；擴頻和自適應調(diào)制提高了平均信噪比，減小了信號誤碼率。國家電網(wǎng)的智能電表招標情況來看，載波表成為主流，由此也驗證了電力線載波技術將是智能電網(wǎng)未來發(fā)展的方向。

　　2、物聯(lián)網(wǎng)市場需求

　　物聯(lián)網(wǎng)建設為電力線載波芯片提供容量巨大的新興市場，目前物聯(lián)網(wǎng)處于加速啟動建設階段，對電力線載波芯片的需求將保持較高的增速。

　　物聯(lián)網(wǎng)是個萬億級產(chǎn)業(yè)，帶來電力線網(wǎng)的應用革命。物聯(lián)網(wǎng)建設是我國今后信息化建設的重心，含蓋了工業(yè)生產(chǎn)、公共服務、社會管理、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、家居服務、軍事航天等眾多領域應用，預計到2020 年將形成一個萬億級產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)通過通信網(wǎng)絡實現(xiàn)信息互聯(lián)，因此物聯(lián)網(wǎng)建設必將為包括電力線網(wǎng)在內(nèi)的通信網(wǎng)絡帶來巨大的應用市場（見圖3）。

圖3 電力線載波芯片在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

　　加快建設物聯(lián)網(wǎng)必將改造現(xiàn)有電力網(wǎng)，電力線載波芯片需求將急升。2009年8月****總理提出“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)建設步伐明顯加快，利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡成為政府和企業(yè)的首選。電力線作為規(guī)模最大、終端最多、布線最方便的線路系統(tǒng)，只要通過電力線載波芯片改造為通信網(wǎng)絡，便能為物聯(lián)網(wǎng)應用提供覆蓋最廣、成本最低的通信網(wǎng)絡，不僅帶來社會效益，也為電力公司帶來巨大的增值服務空間。

　　三、電力線通信需要強大載波芯片

　　電力線是給用電設備傳送電能，而不是用來傳送數(shù)據(jù)的，所以電力線對數(shù)據(jù)傳輸有許多限制：

　　首先，配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送。其次，三相電力線間有很大信號損失(10dB-30dB)，一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸。第三，不同信號耦合方式使電力載波信號的損失不同，耦合方式有線-地耦合，線-中線耦合。線-地耦合方式與線-中線耦合方式相比，電力載波信號少損失十幾分貝，但線-地耦合方式不是所有地區(qū)的電力系統(tǒng)都適用。第四，電力線自身的脈沖干擾，加大了應用難度。第五，電力線對載波信號有高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實踐中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠镆酝?，但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。因此，需要進一步提高載波信號功率來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，但提高載波信號功率會增加產(chǎn)品的成本和體積，而且，單一提高載波信號功率往往并不是最有效的方法。第六，電力線上有高噪聲。電力線上接有各種各樣的用電設備，阻性的、感性的、容性的；有大功率的、小功率的。各種用電設備經(jīng)常頻繁開閉，就會給電力線上帶來各種噪聲干擾，而且幅度比較大。用耦合電感
電感

　　能產(chǎn)生電感作用的元件統(tǒng)稱為電感原件，常常直接簡稱為電感。電感器在電子制作中雖然使用得不是很多，但它們在電路中同樣重要。我們認為電感器和電容器一樣，也是一種儲能元件，它能把電能轉變?yōu)榇艌瞿?，并在磁場中儲存能量?[全文]

從電力線上耦合下來的噪聲一般就在10mV以上，而一般傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號會削減到1mV，如不采用電力線專用modem芯片來解調(diào)數(shù)據(jù)信號，通信距離會相當短。第七，電力線可使數(shù)據(jù)信號變形。電力線是一個分布參數(shù)的網(wǎng)絡，不同點對數(shù)據(jù)信號影響不一樣，同時電力線是時刻動態(tài)變化的，不同時間對數(shù)據(jù)信號影響也不一樣，這就使發(fā)出的規(guī)則數(shù)據(jù)信號，經(jīng)過電力線后，發(fā)生嚴重變形，必須加以特殊處理。

　　電力線造成傳輸信號的高削減和高變形，使電力線成為一個不太理想的通信媒介，但由于現(xiàn)代通信技術的發(fā)展，使電力線載波通信成為可能，其中數(shù)據(jù)信號的信噪比決定傳輸距離的遠近。電力線載波通信的關鍵就是設計出一個功能強大的電力線載波專用modem芯片。

　　四、國內(nèi)現(xiàn)有電力載波通信芯片技術特點

　　中國的電*性、電網(wǎng)結構及居民住宅分布狀況使電力線載波通信在應用方面與國外有一些不同之處。近年來，不少國內(nèi)公司也推出了自己的電力線載波通信芯片，取得了一些可喜的突破?，F(xiàn)有的電力波通信芯片的技術特點可以從調(diào)制方式、傳輸速率、通信頻率、通信功率、EMI標準、芯片技術等方面進行探討。國內(nèi)載波通信芯片參數(shù)見表2。