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电力载波通信技术的应用及未来发展电力载波通信技术，简称PLC，是一种利用中、低压配电网作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术，不仅可以作为解决宽带末端接入瓶颈的有效手段，而且可以为电力负荷监控、远程抄表、配用电自动化、需求侧管理、企业内部网络、智能家庭以及数字化社区提供高速数据传输平台。近10年，特别是2000年以来，由于人们对带宽需求的不断增长，包括ADSL(非对称数字用户环路)、PLC技术在内的宽带接入技术得到了快速发展。特别是PLC技术，由于充分利用最为普及的电力网络资源，建设速度快、投资少、户内不用布线，能够通过遍布各个房间的电源插座进行高速上网，实现“有线移动”，具备了其它接入方式不可比拟的优势，受到国内外的广泛关注。一、PLC技术国外发展现状目前国际上专用PLC调制解调芯片主要有：以色列Yitran公司IT700、IT800系列的芯片，其传输速率为1.25Kbps，5Kbps，7.5Kbps可选；美国Intellon公司INT5500、INT6000系列的芯片，INT5500芯片速率可达到85Mbps，而INT6000芯片速率可达到200Mbps；西班牙DS2公司的DSS7800、DSS9501芯片，其传输速率可达到200Mbps，埃施朗公司PL3150、PL3170系列芯片，其传输速率为3.6Kbps，5.4Kbps可选，意法半导体公司推出的ST7538Q，其通信速率为4800bps。以上公司中，以美国Intellon公司14Mbps芯片应用最为普遍，大部分PLC系统都是基于该芯片开发的。欧盟为促进PLC技术的发展，从2004年1月1日开始启动了一个称之为OPERA（OpenPLCEuropeanResearchAlliance）的计划，旨在联合欧洲的主要PLC研究开发力量致力于制定欧洲的PLC统一技术标准、推动大规模商业化应用，并将PLC作为实现“eEurope”（信息化欧洲）的重要技术手段。美国联邦通信委员会（FCC）一直在鼓励启用新的基于现有设施的宽带平台，促进美国的宽带业务。2004年2月12日，FCC批准对某些技术规则的修改意见，目的是通过促进电力线宽带接入技术的推广应用，把美国电力网的巨大潜力利用起来。美国、欧洲等国许多大的电力企业也积极进行中压及低压PLC的试验，美国的Cinergy等17家电力企业，德国、西班牙等15个欧洲国家的32个电力企业建立了PLC试验网络，有的还进行了PLC商业化运营，如德国的MVV等。亚洲开展PLC研究和试验的国家和地区除中国大陆外，还有日本、韩国、中国台湾等地。（一）公司市场评价编号厂家物理层芯片SOC芯片网络协议解决方案速率电力载波芯片竞争优势电力载波芯片竞争劣势1ST75367537●窄带国外应用较多，效果也不错，有一定的知名度，ST7538速率最高4800bps，频率软件可调.国内测试性能评价一般，适应不了中国电力线环境753875402ECHELON●●●窄带国际主流品牌，主要针对工业控制网而设计，完善的Lonworks网络协议，国外市场已有几百万片的成熟应用。成套方案绑定销售，方案价格很高，国内技术支持不到位，过高的价格难以在民用市场大规模推广。国内电力线通讯性能一般。3Intellon●宽带速度快，适合北美电网环境。国内测试性能评价一般，适应不了中国电力线环境。4MaximMax2990●●●宽带采用先进的宽带通信技术，可通过交流和直流电力线进行低成本的双向数据通信，传输速率高达100kbps新产品，待实际应用验证，价格高。5DS2●●●宽带宽带电力载波通讯芯片组TheMontgochipset100Mbps（DSS8101PHY/MACICandtheDSS7800AFEIC）TheAitanaTMchipset200Mbps（DSS9101andDSS7800）目前主要做宽带电力线通讯方面的业务，国内技术支持不到位，芯片价格较高，国内用的不多。6YitranIT800D●●●宽带有宽带和窄带电力载波通讯芯片目前主要做宽带电力线通讯方面的业务，国内技术支持不到位，芯片价格较高，国内用的不多。（二）公司芯片介绍下面介绍Yitran、Intellon、DS2、Echelon和意法半导体公司芯片的特性：1、IT700Yitran公司IT700电力线载波芯片是Yitran公司新推出的一款高性能集成电路芯片，结合Yitran超鲁棒物理层，高性能数据链路层，以及网络层协议(Y-NET)。IT700提供8051核，256KB的Flash空间用于协议栈和应用程序开发，并提供24个IO口。IT700电力线载波调制采用Yitran专利技术DCSK扩频技术，可以提供极强的通信稳定性，数据率最高达7.5Kbps。芯片同时采用多种机制保证通信的稳定性，如具有专利的前向短块软译码纠错算法和特殊的同步算法。IT700支持世界多种规格标准(FCCpart15，ARIB,CB，CA)，并符合HomplugC.C.标准，是一款理想的PLC控制器。应用实例：智能电网自动抄表系统(AMR)、高级电表管理系统(AMM)、电网计费系统智能家居建筑自动化、安防监控、设备控制、环境控制其他应用路灯控制系统、自动贩卖系统、信号控制系统2、IT800Yitran公司调制方式：DCSK调制，Yitran专用扩频调制技术操作频段：120Khz—400Khz（FCC/ARIB）20Khz—80Khz（CENELECA波段）95Khz—125Khz（CENELECB波段）通信速率：1FCC/ARIB标准操作标准模式（SM）——7.5Khz鲁棒模式（RM）——5Khz超级鲁棒模式（ERM）——1.25Khz2CENELECA波段和B波段鲁棒模式——2.5Khz超级鲁棒模式——0.625Khz具有前向短块软件译码纠错和循环冗余码校验功能接受灵敏度：1mv动态监测范围：85dB组网方式：自动中继，自动组网3、INT5500Intellon公司Intellon公司推出的INT5500芯片是当前比较完善的OFDM处理芯片,采用Turbo芯片组的Homeplug1.0技术标准,传输速率最高达85Mbit/s。支持DQPSK、DBPSK、QAM调制方式,具有以太网和MII接口,且与之配套的INT1200具有ADC、DAC和PGA控制器,设计较方便。INT5500芯片为高速率MAC/PHY电力线收发器,利用它不需要铺设任何新的线路,就可在电力线上实现高速数据通信。INT5500可在恶劣的电力线通信环境下实现85Mbit/s速率的数据传输,同时能够根据信道上的信噪比(SNR)选择可用频率,以抵制频率选择性深度衰减、噪声和多经衰落。在低SNR的信道中,不使用导频就可以实现同步。在INT5500中,MAC采用CSMA/CA方案,并有优先权设置和自动重复请求(ARQ),通过报文封装,支持EtherNet报文的可靠传输。在保证服务质量(QOS)的前提下,为多媒体有效载荷(声音、数据、音频和视频)提供必需的带宽。4、INT6000Intellon公司INT5500芯片为高速率MAC/PHY电力线收发器,内部集成了MII，以太网，PCI，数据总线和MPEG接口最高通信速率可达到200Mbps符合HomePlugAV标准，并兼容HomePlug1.0标准支持Internet网组管理协议IGMP多IP传输当前比较完善的OFDM处理芯片，能够根据信道上的信噪比(SNR)选择可用频率,以抵制频率选择性深度衰减、噪声和多经衰落。MAC采用CSMA/CA方案,并有优先权设置和自动重复请求(ARQ),通过报文封装,支持EtherNet报文的可靠传输支持1024/256/64/16/8QAM，QPSK，BPSK和ROBO调制方式低功耗5、DSS9501西班牙DS2公司DSS9501电力载波通讯芯片，是一款带宽为200Ｍbps的芯片，它与DSS7800前端放大芯片同时使用。它在DSS9501芯片的基础上，主要有功耗、抗相邻干扰、增加硬件加速等方面有较大改进，并且成本进一步降低。其主要特点如下：UPA家庭网络MAC和PHY功能强大的嵌入式媒体与网络处理器200Mbps的整个家庭高清晰度视频流兼容DSS9101和DSS8101、向后兼容所有DSS9XXX（如即将上市的400M芯片）易于生产和维修的LQFP176封装（DSS9501）和QFN48封装（DSS7800）2个SPI接口，1个GPIO，TDM/I2S（可直接传送音频信号）和UART接口综合802.1D以太网桥与包检测和重定向加速包检测功能，防止多点传送阻塞。自适应网络路由功能扩展覆盖面基于硬件的加密：128位、256位AES和3DES模式802.1QVLAN的相邻隔离可扩展的解决方案与时分的MAC确保有效带宽共享周边网络隔离，更适合多住宅单元使用权用扩展功能，通过API和软件开发工具能方便的进行二次开发有JTAG接口，可对边界扫描和自我测试频符合全球标准增加省电模式：可节省30%的功耗6、PL3150美国Echelon公司智能双频载波BPSK调制技术，双载波频率自动调整内嵌数字信号处理器可对输出信号幅度电平进行控制符合FCC、加拿大工业、日本MPT、EIA709．2、CENELECEN50065－1标准可以工作在CENELEC欧洲实用频段A波段（70kHz－95kHz）和C波段（110kHz－140kHz）应用双载波频率自动调整技术，PL3150可以在主频被噪音堵塞的情况下，自动切换到副频继续保持通信7、PL3170美国Echelon公司PL3170芯片的特性与PL350相同，区别在于内部RAM，ROM，EEPROM，封装等8、ST7538Q意法半导体公司ST7538Q是一款半双工、同步/异步FSK（调频）调制解调器芯片。该芯片具有以下特点：有8个工作频段，即：60kHz、66kHz、72kHz、76kHz、82.05kHz、86kHz、110kHz和132.5kHz；内部集成电力线驱动接口，并且提供电压控制和电流控制；内部集成5V线性电源，可对外提供100mA电流；可编程通信速率高达4800bps；提供过零检测功能；具有看门狗功能；集成了一个片内运算放大器；内部含有一个具有可校验和、24位可编程控制寄存器；ST7538Q是采用FSK调制技术高集成度电力载波芯片。内部集成了发送和接收数据所有功能，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制，只要通过耦合变压器等少量外部器件即可连接到电力网中。ST7538还提供了看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、5V电源和5V电源状态输出等，大大减少了ST7538应用电路外围器件数量。此外，该芯片符合欧洲CENELEC（EN50065-1）和美国FCC标准。二、国内PLC技术的研发与应用国外在电力线通信技术方面的进展，引起了国家电力公司的高度重视和科研单位的密切关注。国家电力（电网）公司先后多次立项，由中国电力科学研究院、国电通信中心等单位承担电力线高速数据通信技术相关课题的研究工作。由于我国低压配电网的网络结构、负荷特性、供电方式和国外有很大的不同，国外已有的理论研究成果和开发的系统不能完全适应我国的实际。我国科技工作者在中国低压配电网高频信号传播特性、电力线高速数据通信机理、应用产品开发等方面进行了大量的研究工作。国内在PLC技术的多个方面进行了大量研究工作，生产出具有国际水准的PLC产品，取得了可喜的成绩。但我们应当看到，由于各种条件限制，国内生产的PLC设备均是采用国外的专用芯片，在大规模商业化应用时必然产生许多制约。我们需要抓紧PLC的芯片技术研究工作，集中力量研发具有中国自主知识产权的高速率芯片。只有掌握PLC产品的核心技术，才能够根据我国电网的自身特点以及特定需求，研发出符合我国国情、具有自主知识产权的PLC产品，真正解决PLC的国产化问题。（一）国内现有载波通信技术特点现