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1、授课教师：周振宇（副教授）1智能电网通信技术第六节 电力线通信/无线通信2017/3/163/16/2017概述概述电力线通信电力线通信（Power Line Communication，英文简称PLC）技术是指利用电力线电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把经调制后载有信息的高频信号加载于电流后在电力线上传输，在接收端经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，得到原通信信号，并传送到计算机或电话以实现信息传递。23/16/2017PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到
2、局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。33/16/2017典型典型PLC网络拓扑结构网络拓扑结构43/16/2017基本原理基本原理电力线载波双向传输模块的设计思想：由调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路和解调器等部分组成的传输模块。5OFDM、GMSK等耦合器&T/R转向开关计算机计算机/电话电话原始信号原始信号信号调制信号调制加载于电流加载于电流解调器解调器电力线传输电力线传输功放级放大T/R转向开关&耦合电路3/16/2017系统组成系统组成ZJ-电力载波机；C-耦合电容器；JL-结合滤波器；GZ-线路阻波器63/16/2017通信系统通信系统=电力线载波
3、机电力线载波机+电力线路电力线路+耦合设备耦合设备ZJ-对原始信息信号实现调制与解调C+JL-构成带通滤波器，通过高频载波信号GZ-通过电力电流、阻止高频载波信号73/16/2017电力线载波机电力线载波机8发展阶段特点发展方向发展阶段特点发展方向模拟载波机性能稳定；机器体大笨重， 功能简单电能消耗大已淘汰数字化载波机数字技术和集成电路应用逐步淘汰数字载波机多种先进数字技术；支持 计算机编程智能化、小型化、 稳定化3/16/20179耦合方式相地耦合相相耦合载波电流与输电线载波电流与输电线经济，衰减大费用高，衰减小，安全性高经济，衰减大费用高，衰减小，安全性高3/16/2017信道特征信道特征
4、事变衰减较大随机事件(负载、马达、电器)+电力线本身阻抗信号变化复杂负载变化随机信号衰减随机干扰噪声多样负载+无线电广播+电器10已调信号：已调信号：高频谱利用率+强抗噪&抗干扰能力+适于在衰落信道中传输2017-03-1611电力远程自动抄表系统电力线通信（PLC）一、系统结构2017-03-16华北电力大学 周振宇中心主站网络系统 采集器/集中器 电度表 通信链路 终端表具一、抄表模式2017-03-16华北电力大学 周振宇居民用户抄表系统大集团用户抄表系统 电表：1.0级单相静止式（电子式）电度表，具有光耦脉冲输出功能。 采集器：24个I/O口，可带24户电度表 停电数据保护 带后备电源
5、，停电后仍可抄表 抄表内容：电量 抄表形式：自动抄表、定时上报 、实时查询 技术指标：系统容量：实际可根据需要和主站电脑的容量确定； 采集器容量：最多接24块电表； 通信距离：集器与电表：采用双芯多股线 主站与采集器：采用GPRS网络，基于可靠连接的 TCP/IP协议，距离不受限制2017-03-16华北电力大学 周振宇大集团用户抄表系统 电表： A）三相有功无功多功能表，具有RS485通讯接口，电力部DL/T645 通讯规约 B）三相有功复费率表，具有RS-485通讯接口，电力部DL/T645通讯 规约，实现电能量（有功、无功）的计量和功率因数、电压、电 流、频率等参数的测量。 采集器：带一
6、个与终端通讯的RS485接口，三个用于报警监测的开关量输入 口和三个用于远程控制的模拟量输出口。 支持部标通信规约 停电数据保护 控制输出（用于远程控制拉闸或其他功能） 带后备电源，停电后仍可抄表 技术指标：采集器容量：最多接255块电表 通信距离 采集器与电表：采用RS485接口及屏蔽双绞线 主站与采集器：采用无线网络，距离不受限制2017-03-16华北电力大学 周振宇 测量参数：三相电流I、三相电压U、有功功率P、无功功率Q、有功电 度、无功电度、功率因数、频率F等二、组网实施方案一： 中心采用ADSL等INTERNET公网连接，采用公网固定IP服务。 此种方案先向INTERNET运营商
7、申请ADSL等宽带业务，中心有公 网固定IP DTU直接向中心发起连接，运行可靠稳定，推荐此种方案 方案二：中心采用ADSL等INTELNET公网连接，采用公网动态IP+DNS解析 客户先与DNS服务商联系开通动态域名，DTU先采用域名寻址方式 连接DNS服务器，再由DNS服务器找到中心公网动态IP，建立连接 此种方式可以大大节约公网固定IP的费用，但稳定性受制于DNS服 务器的稳定，所以要寻找可靠的DNS服务商。 此种方案适合小规模应用 方案三： 中心采用APN专线， 所有点都采用内网固定IP 客户中心通过一条2M APN专线接入移动公司GPRS网络，双方互 联路由器之间采用私有固定IP地址
8、进行广域连接，在GGSN与移动 公司互联路由器之间采用GRE隧道2017-03-16华北电力大学 周振宇2017-03-16华北电力大学 周振宇三、中心主站网络系统2017-03-16华北电力大学 周振宇路由器、硬件防火墙、交换机、前置通信机、服务器、工作站及网络设备构成通过前置机的多任务能力并行及相对独立地管理信道，包括切换主备信道、 转换各种规约、管理网络实时通信通信管理系统控制对系统的所有终端实行统一管理、控制汇集终端各种实时数据，下发各 种控制命令和控制参数。信息处理指通过网络数据操作系统、应用程序和前端工具对各种信息数据进行处理、 管理和交换。功能移动为先；移动为王。移动为先；移动为
9、王。 马克扎克伯格快的让我无法呼吸快的让我无法呼吸! 谁HOLD住？ 第四代移动电话行动通信标准，指的是第四代移动通信技 术，(the 4 Generation mobile communication technology)外语缩写：4G。 4G技术支持100Mbps150Mbps的下行网络带宽，也就是 4G意味着用户可以体验到最大12.5MB/s18.75MB/s的下 行速度。这是当前国内主流中国移动3G(TD- SCDMA)2.8Mbps的35倍，中国联通3G（WCDMA） 7.2Mbps的14倍。一、一、4G技术发展及手机柔性屏技术应用技术发展及手机柔性屏技术应用第一代模拟式仅提供语音
10、服务； 第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最 高可达32Kbps，如PHS； 第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps； 而第四代移动通信系统传输速率可达到20Mbps，甚至最高 可以达到高达100Mbps 。从移动通信系统数据传 输速率作比较：LTE概述LTE发展驱动语音收入降低网络成本增加为什么使用OFDM/FDM（Why）？通常通信系统的信道所能提供的带宽通常比传送一路信号所需的带 宽要宽得多。若一个信道仅传送一路信号导致信道资源严重浪费，为了 能够充分利用信道的带宽，可采用频分复用的方法。OFDM如何实现多载波调制（How）？将信道分成若干正交子信道，将高速数
11、据信号转换成并行的低速子数 据流，采用IFFT和FFT实现调制和解调。4G技术核心 第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为 技术核心。OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗 噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质 量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比， 能为4G无线网提供更好的方案。例如无线区域环路（ WLL）、数字音讯广播（DAB）等，预计都采用OFDM技 术。二、二、4G市场优势市场优势从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提 供语音服务； 第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高 可达32Kbps，如PHS；
12、第三代移动通信系统数据传输速率可 达到2Mbps；而第四代移动通信 系统传输速率可达到20Mbps，甚 至最高可以达到高达100Mbps 。1、通信速度快由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他 移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最 深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。2、网络频谱宽要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在 3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使 4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许 多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信 道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3
13、G网络的20倍。3、通信灵活 从严格意义上说，4G手机的功 能，已不能简单划归“电话机” 的范畴，毕竟语音资料的传输只 是4G移动电话的功能之一而已 ，因此未来4G手机更应该算得 上是一只小型电脑了，而且4G 手机从外观和式样上，会有更惊 人的突破 。4、智能性能高 第四代移动通信的智能性更高，不仅表现于4G通信的终 端设备的设计和操作具有智能化，例如对菜单和滚动操作 的依赖程度会大大降低，更重要的4G手机可以实现许多 难以想象的功能。5、兼容性好 要使4G通信尽快地被人们接受，不但考虑的它的功能强 大外，还应该考虑到现有通信的基础，以便让更多的现有 通信用户在投资最少的情况下就能很轻易地过渡
14、到4G通 信。6、提供增值服务 4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变 过来的，它们的核心建设技术根本就是不同的，3G移动 通信系统主要是以CDMA为核心技术，而4G移动通信系统 技术则以正交多任务分频技术(OFDM)最受瞩目；利用这种技术人们可以实现例如无线区域环路(WLL)、数、 字音讯广播(DAB)等方面的无线通信增值服务。7、高质量通信尽管第三代移动通信系统也能实现各种多媒体通信，为此 未来的第四代移动通信系统也称为“多媒体移动通信”多媒体移动通信”。第四代移动通信不仅仅是为了因应用户数的增加，更重要 的是，必须要因应多媒体的传输需求，当然还包括通信品 质的要求。总结来说
15、，首先必须可以容纳市场庞大的用户 数、改善现有通信品质不良，以及达到高速数据传输的要 求 。8、频率效率高 相比第三代移动通信技术来说，第四代移动通信技术在开 发研制过程中使用和引入许多功能强大的突破性技术，例 如一些光纤通信产品公司为了进一步提高无线因特网的主 干带宽宽度，引入了交换层级技术，这种技术能同时涵盖 不同类型的通信接口，也就是说第四代主要是运用路由技 术(Routing)为主的网络架构。 由于利用了几项不同的技术，所以无线频率的使用比第二 代和第三代系统有效得多。 按照最乐观的情况估计， 这种 有效性可以让更多的人使用与以 前相同数量的无线频谱做更多的 事情，而且做这些事情的时候
16、速、 度相当快。研究人员说，下载速 率有可能达到5Mbps到10Mbps。9、费用便宜 由于4G通信不仅解决了与3G通信的兼容性问题，让更多 的现有通信用户能轻易地升级到4G通信，而且4G通信引 入了许多尖端的通信技术，这些技术保证了4G通信能提 供一种灵活性非常高的系统操作方式，因此相对其他技术 来说，4G通信部署起来就容易迅速得多；同时在建设4G 通信网络系统时，通信营运商们会考虑直接在3G通信网 络的基础设施之上，采用逐步引入的方法，这样就能够有 效地降低运行者和用户的费用多天线技术（MIMO）基本概念在发送端和接收端同时采用多根天线多输入所输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）采用MIMO目的更好地利用空间资源，提高频谱效率，从而实现更高系统容量、更广覆盖和更高用户速率。单/多天线系统收发端单天线（SISO）系统容量单天线系统模型：假设发射端功率为，则接收端功率为，接收端信噪比：假设发射端功率为
