物联网宽带PLC家电系统设计实现方案

3．2 物联网PLC家电通讯关键技术软件实现
(1)PLC通讯整体介绍
PLC通讯是指利用专用调制解调技术对信号进行调制，然后把信号加载到电力线中，在接收方通过对加载信号的解调，获取传输数据进行通信的技术。
目前PLC通讯按通讯的带宽可分为窄带电力线载波通讯、宽带电力线载波通讯：
由于窄带电力线通讯技术的调制方式、载波频宽限制，导致传输速度、抗同相干扰性等功能并不适合载波家电的需求。
宽带电力线载波通讯技术一般采用一种多载波调制技术，即正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM)技术。其技术实现为，在频域内将指配的信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的子数据流，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各个子载波相互正交，并行传输。其技术特点是传输速度快，理论传输速度可达200 M，抗干扰能力强。所以根据以上的这些特点，宽带PLC通讯技术较适合应用于以电力猫为代表的室内因特网接入、视频监控等对实时性要求较高的领域，同时也适合于物联网家电对通讯速率、抗干扰性等特性的需求。
(2)如何实现互联互通
电力线上信号的传输协议采用TCP／IP协议，采用网络密钥认证的机制，不同的家电之间进行信息传输时，只要遵从相同的通讯协议，采用相同的网络密钥即可实现。
(3)如何实现自动组网
当有新的设备接入时，通过两种方式将新家电接入：
第一种方式，在新设备及终端服务设备上都留有有线接口，当将两者通过信号线连接到一起时，新设备自动发送注册指令，终端服务设备接收到注册指令之后，自动将网络密钥、MAC地址、设备协议等信息发送给新设备，之后新设备再与组内设备通讯时，采用终端服务设备发送给其的设备协议进行通讯，从而完成新设备的自动组网。
第二种方式，按下终端服务设备上的注册按键，终端服务设备只接收注册协议。新设备通电之后，按下注册按键，新设备自动发送注册信息到电力线，同时监控终端服务设备回传的注册确认信息，双方确认注册信息正确之后，即完成自动组网处理。将按键恢复初始状态，两者也采用原有系统的网络密钥进行正常通讯。
3．3 PLC通讯现场实施中问题的解决方案
(1)同相干扰的解决方案
当电力线干扰比较严重或者电力线上存在其它PLC设备时，有时会导致对传输信号的干扰，所以在软硬件方面需要采取一定的滤波措施，以滤除线路上的干扰。
由于INT6400子载波信号传输频率在2～30 MHz之间，属于高频信号，所以硬件采用能够滤除低频信号的滤波电路，使高频信号不衰减。
在软件方面电力线载波通讯将高频信号采用OFDM技术耦合到电力线，子载波会根据线路的衰减情况，自动选择信号的调制方式，其中包括：QAM、QPSK、BPSK、ROBO等几种方式，从而保证了传输时的抗干扰性，且提供了足够的物联家电使用带宽网。同时同组载波设备采用相同的网络密钥，载波模块检验网络密钥非法时，自动丢弃收到的数据包，而相同时才对数据包进行处理。通信协议中还带有MAC地址，同一组设备中某一设备根据MAC地址判定是否为发给自己的数据，组内设备仅处理发给自己的数据包。
(2)跨相耦合的解决方案
通讯数据在电力线传输的过程中，信号在经过某些空气开关等设备之后会有很大的衰减，信息传输不稳定，数字家电的运行稳定性受到严重影响。当信号分属电力线上的A、B、C三相时，往往更是导致3相间的信号无法传输。
为了解决以上问题，根据现场具体情况进行以下分类处理。
现场载波模块之间的连接，按照载波信号是否跨相可分为两种，即跨相与不跨相；根据载波信号是否跨空气开关又可分为两种，即跨空气开关与不跨空气开关；故可以实现四种组合方式，即有四种具体硬件实施方案：
(1)同相载波信号不跨空气开关
此种情况最为简单，在一般的家庭内，电力线上传输的载波信号即使有衰减也不会太大，故直接将有需要联网的家电接入室内的电力线上即可，无需增加其他耦合设备、器件。
(2)同相载波信号跨空气开关
当出现此种情况时，可在空气开关的两侧接入耦合电感、安规电容等设备，从而将传输信号直接耦合到空气开关等器件另一侧的电力线上，从而保证了物联网家电所需的带宽。
(3)异相载波信号不跨空气开关
当出现此种情况时，可在异相电力线上接入耦合电感、安规电容等设备，从而将一相上传输的载波信号耦合到电力线的另一相上；如果异相电力线间隔稍微远一些，不适合使用耦合电感或安规电容，也可以在异相电力线的每一相上安装带无线模块的载波模块，通过无线将发送模块发送的数据传输到接收模块，接收模块再将数据信号耦合到电力线上，从而满足了物联网家电的带宽要求。
(4)异相载波信号跨空气开关
一般空气开关上接成本较低的耦合电感、安规电容，异相间如果条件允许也接入成本较低的耦合电感、安规电容，只有当必须接入无线载波模块时，才在电力线上接入无线载波模块。

4 结束语
本文给出了一种物联网宽带PLC家电系统设计实现方案，解决了应用中碰到的同相干扰、跨相耦合、自动组网等方面的问题，从而使宽带PLC实际的应用于物联网家电。今后的工作将着重研究更低成本的方案，扩大产品应用范围。

本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/153563.htm