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1、大学生科技创新训练计划电力线通信系统制作南 京 邮 电 大 学大学生科技创新训练计划（STITP）项 目 报 告项目编号SYB2012010项目名称电力线通信系统制作项目成员韩文娟 B10030112许 丹 B10030303韩 攀 B10030532指导老师涂兴华学院光电工程学院项目起至年限2012年5月2013年4月南 京 邮 电 大 学 2013年 4月 26日摘要本文介绍了电力线载波通信技术的发展及应用前景，给出了国内外相关的研究方向，并分析电力线信道特性，选用相应的芯片和相应的技术手段，实验一个电力线上数据接收电路，来验证电力线载波通信的可行性。提出了相应的抗干扰技术手段，最终实现一
2、个电力线通信系统。试验了点对点的单工通信并定性测量其误码率。关键词：电力线载波 扩频载波 SSC P485/SSC P11AbstractThis paper introduces the development of the power line communication technology and application prospects, and gives a relevant research at home and abroad, and analyze the power line channel characteristics, choose the correspond
3、ing chip and the corresponding technical means, experiments on a power line data receiving circuit, to verify the feasibility of power line communication，puts forward the corresponding anti-interference technology to achieve a power line communication system. The test experimented the point to point
4、 simplex and qualitative measurement of the error rate of the communication.Keywords: powerline carrier spread spectrum carrier SSC P485/SSC P11电力线通信系统制作的项目报告目录目录3前言5第一章 绪论61.1项目简介61.2电力线载波通信发展趋势61.2.1当前主要应用现状61.2.2电力线载波通信技术的发展方向61.3电力线载波通信的应用前景7第二章 电力线载波技术发展92.1电力线载波通信发展前景92.2国外研究102.3国内研究10第三章 电力线
5、载波技术（10Mbit/s）123.1信道分析123.1.1 时变性123.1.2 衰减特性133.1.3 干扰噪声133.1.4 相移特性143.2主要技术143.2.1 扩频技术的理论基础143.2.2 扩频系统的优点153.2.3 扩频技术的几种类型163.3实现难点173.3.1可变的信号衰减和PL阻抗173.3.2 阻抗调制173.3.3 脉冲噪声173.3.4 等幅振荡波干扰（Continuous-Wave jamming）183.4几种芯片比较183.4.1 XR2210/XR2206套片或LM1893简介193.4.2 ST7536简介193.4.3 SSCP300简介193.
6、4.4 PLT-22简介193.4.5 SSC P485/SSC P111简介20第四章 实验验证214.1 SSC P485/SSC P111芯片简介214.1.1 SSC P485技术性能和引脚功能214.1.2 SSC P111技术性能和引脚功能234.2 实验电路图及模块介绍244.2.1 接口模块：244.2.2 收发模块264.2.3 放大及滤波模块264.2.3.1接收输入滤波器264.2.3.2接收前置放大器274.2.4媒介接口模块274.2.5保护电路模块284.3实验分析284.4实验后续工作32第五章 结束语33参考文献：34前言电力线通信（又称电力线载波PLC）技术出
7、现于20世纪二十年代初期，直到20世纪末期，随着技术的发展和需求的增加，电力线载波通信技术开始大规模应用与人们的日常生活中。该技术把载有信息的高频信号加载于电流，然后用电力线传输，接受信息的调制解调器再把信号从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。电力线载波通信技术可以进行模拟或数字信息双工传输，具有普及效果、节省费用、安装方便、应用广泛等特点。作为通信技术的一个新兴应用领域，电力载波通信技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场。本项目制作一个线速率为10Mbit/s的电力线通信系统，将变压器低压侧的电力线作为通信介质，数据报文采用短帧格式，以降低载波通信的误码率；电力线上的每个节点
8、可以进行对等通信，而且每个节点的地址分配是惟一的；采用分层、分布式通信结构，作为与上一级网或Internet进行互联的基础结构。本项目选用通信模块SSC P485/SSC P111、电源模块、耦合模块及信道、USB转TTL转换模块（媒介接口模块），将变压器低压侧的电力线作为通信介质，搭建实验系统，实现通过电力线获得数据通信，验证电力线载波通信的可行性，并研究相应的抗干扰技术手段。第一章 绪论1.1项目简介电力线载波通信（Power Line Communication），简称 PLC，是指利用现有电力线，通过扩频载波方式传输模拟信号的一种通信方式。该技术把载有信息的高频信号加载于电流，然后用电
9、力线传输，接受信息的调制解调器再把信号从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。电力线载波通信是用电力线作传输媒介的载波通信, 不需另外架设通信线路, 电力线结构固, 作为通信媒介使用可靠性很高。电力线载波通信是电力部门特有的一种通信方式, 特别适用于以电力系统各发电厂、变电所和开关站为对象的电力系统调度电话、远动, 及在被保护的电力线路两端间传送保护信号的远方保护系统。1.2电力线载波通信发展趋势1.2.1当前主要应用现状电力线载波通信技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息（如：家居控制信号）双工传输，可广泛应用于家居自动化、小型办公室、家庭办公室通讯（互如联网、内部信件、游戏
10、、音频（MP3）、视频）等领域，具有普及效果、节省费用、安装方便、应用广泛等特点。 作为通讯技术的一个新兴应用领域，电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究，并开发出相对应的器件和产品，如：Intellon、Thomson、Atmel等等。而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息。1.2.2电力线载波通信技术的发展方向 电力线载波系统主要用来传送: 电话信号等模拟信息, 电报、传真、远动、远方保护、数据等非电话信号的模拟或数字信息。通过电力线载波通信方式传送信息, 其历史可追
11、溯到20 世纪20 年代; 到20 世纪50 年代, 低频高压电力线通信技术已广泛用于监控、远程指示、设备保护以及语音传输等领域; 20 世纪50 年代后至90年代早期的30 多年, 电力线载波通信开始应用在中压和低压电网上, 其开发工作主要集中在电力线自动抄表、电网负载控制和供电管理等领域; 20 世纪90年代后期至今, 电力线载波通信开始研发Internet 应用产品, 并取得试验应用。从总体来说，电力线载波通讯技术在向几个方面发展： 1、 PLC解决最后一公里问题2、 四网融合，与应用系统资源共享3、 系统集成度的提高按速率和载波频率分为： 1、 低速率通讯（1KB/S以下），主要应用于
12、长距离（1公里以上）利用25K高压电线对配电设施进行控制； 2、 中速率通讯（1-50KB/S），主要应用于固定小区间、楼宇间的数字通讯。包括自动照明控制、消防报警、自动抄表以及数据监控等系统。载波频率一般在50-535KHZ之间； 3、 高速率通讯，（100KBPS以上）主要用于小区域中的高流量数据通讯。如电脑网络中的打印、文件共享等，采用高载波频率1.7-30MHZ。 电力供电网络四通八达, 而低压电力线连接千家万户, 构成最普及的网络。利用它进行数据通信,传递各种信息, 不占用无线频道资源, 亦无需铺设专用通信线路, 省工、省钱、维护简单, 电力线载波技术无疑有着广阔的应用前景。1.3电
13、力线载波通信的应用前景电力线通信技术(Power Line Communication，PLC)，是一种利用电力线作为通信介质，实现数据、话音、图像等综合业务传输的通信技术。PLC不仅可以作为解决宽带接入“最后一千米”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。图1电力线载波通信技术主要应用第二章 电力线载波技术发展2.1电力线载波通信发展前景电力线通信基本特点由于电力系统，特别是电力线具有独特的运行方式、运行环境，所接触的终端设备众多，环节繁杂，也导致电力线通信与普通通信方式之间具有明显的差异性，深入研究电
14、力线通信的特点，对于发挥电力线通信优势，提升电力线通信质量具有重要意义。它不仅是解决宽带网络接入的“最后一英里”问题的有效手段，而且可为远程抄表、智能家庭、数字化社区、需求侧管理、配用电自动化、电力负荷监控和企业内部网络提供高速数据传输平台。电力线上网充分利用现有的配电网络基础设施，无需任何基础布线，是一种“new cabling”技术。可以节省大量的新增投资。目前，我国拥有全世界长度排名第二的电力输电线路，全国500kv和330kv的电力线路长达25094.16km，220kv线路107348.06km，加上110kv线路共计310000km，可绕地球近8圈。电力线通信有无可比拟的网络覆盖优
15、势，我国拥有全世界排名第二的电力输电线路，拥有用电用户超过10亿，居民家里谁都离不开电力线；显然连接这10亿用户的既存电力线是提供上网服务的巨大物质基础。在广阔的农村地区，特别是那些电话网络不太发达的地区，PLC更有用武之地，毕竟电力网规模之大是任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大，市场发展成熟较慢，但会存在电力线上网先入为主的局面，对PLC的长远发展和扩展非常有利。电力线通信可充分利用现有低压配电网络基础设施，不需要任何新的线路铺设随意接入，简单方便的安装设备及使用方式，节约了资源和费用，无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公共设施的破坏，同时也节省了人力，共享互联网络连接，高通讯速率可达200Mbps。PLC调制解调器放置在用户家中，局端设备一般放置在楼宇的配电室内。随着芯片厂商在14m产品技术上相对成熟，目前PLC设备的整体投入在不断下降，当前14m的PLC modem产品，其成本价已经降低到与ADSL猫相仿的水平，而局端设备则便宜很多。由于一般一个局端拖带PLC调制解
