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电力线智能家居设计论文
电力线智能家居设计论文 关键词：电力线通信技术 智能家居网络 电力网关 摘 要：简要介绍了电力线通信技术，分析了对利用电力线通信技术实现智能家 居网络的载波技术、网络控制技术等组网关键问题，介绍了一种基于LonWorks 技术的电力线智能家居网络解决方案。
基于电力线通信技术的智能家居网络系统，利用电力线通信技术通过电源 插座完成家庭联网，并为家庭网络提供互联网接入和多媒体音视频业务，通过家 庭服务器对接入家庭网络的信息家电、 安全系统实行监控和管理。
一、电力线通信技术概述 电力线通信技术(PLC)是把载有信息的高频加载于电流，用电力线传输， 通过调制解调器将高频信号从电流中分离出来，传送到计算机或其他信息家电， 以实现信息传递的一种通信方式。目前 PLC 技术已经形成宽带接入型与家庭网 络型两种发展模式，家庭网络型是指通过电力线在用户家中组建高速 LAN。这 种模式的 PLC只提供家庭内部联网，即通过家庭的内部的普通电力线，进行组 网连接家庭内部局域网。电力线通信技术有以下优点：信息家电可以通过电力线 进行通信，无需另外布线，利用电源线实现智能家居网络成本较低；
电力网是覆 盖范围最广的网络，PLC技术可以轻松地渗透到每个家庭，其应用范围广泛；
网 络的接入点是电源插座，电源插座随处可见，数目较多且接插方便；
不需要拨号， 接入电源插座即接入网络；
电力线载波通信较容易实现自动抄表、 家居监控等 功能。利用电力线载波通信技术实现智能家居网络最方便。
二、电力线智能家居网络的关键问题 2. 1 载波技术1) 正交频分多路复用技术。低压电力线载波信道的传输特 性的特点是具有时变性，衰减较大，而且各种干扰噪声复杂。为提高电力线网络 的传输质量，电力线通信大都采用正交频分多路复用技术(OFDM)进行调制。即 将串行数据转化为 N 个并行数据分配给 N 个不同的正交子载波，实现并行数 据传输。这样既可得到很高的数据传送速率，又能够有效地抑制码间干扰。应用 OFDM 技术于电力线通信中具有明显的优越性。OFDM 频带不仅利用率高，而 且抗干扰性强，可以克服电力线上固有的高噪声、 多径效应和频率衰减等现象， 有效利用现有低压电力线实现高速数字通信。2) 扩展频谱调制技术。这一技术的抗干扰和抗多径效应也较强。因此，也有一些厂家采用这种技术开发电力通信 产品。扩展频谱调制技术在相对较宽的频带上扩展了信号频谱，降低了信号的功 率谱密度，降低了电磁辐射，削弱了对其他通信系统的干扰。而且接收端通过窄 带滤波技术提取有用信号，信号的信噪比很高，抗干扰性增强。另外，扩频通信 可以实现码分多址。对于 1 Mbp s 左右的系统，应用扩频技术就可以完全满足 传输容量的要求，且其设备简单，扩频调制方式较为经济。当传输速率要求在 10 Mbp s 及以上时，扩频技术实现起来较困难。在 10 Mbp s 及以上传输速率宜采 用 OFDM 调制技术。
2. 2 网络控制技术目前，家庭自动化网络标准有许多种，较为成熟的有 X210、 CEBus和LonWorks等。1) X 210是最早应用于家庭设备自动控制系统的。
X 210的控制模式为主从控制模式，信息是单向传输的，从控点只能接收主控点 发来的信息，不能反馈。X 210的系统信息的传输较慢(传送一个指令需时0. 883 s)， 抗干扰性能差，可用节点数为256个，只能用于普通家庭中的简单控制和专项控 制。但其价格十分低廉，而且安装使用较方便，如仅组建一个简单的家居智能网 络，可以考虑 X 210技术。2) CEBus是一个较完整的开放系统，美国电子工业协 会( EIA) 于 1992 年正式推出，并定为IS260/ EIA2600 标准。它定义了在几乎 所有传送媒体(Medium)中信号的传输标准，并要求控制信号在所有的媒体中都要 以相同的传送速度 ( 10Kbp s)传送，从而有效地避免信号传输中可能出现的 “瓶 颈” 问题。CEBus 的抗干扰能力比 X210强，控制功能亦十分丰富。但接口技术 比较复杂，价钱较贵，在中国的应用不多见。3) LonWorks 是由美国 Echelon 公 司于 1990年12月开发成功的全分布式智能控制网络技术。1997年8月，被 EIA 的集成家庭系统技术委员会定为家庭网络( Home Networking)的标准。
Lon2Works完全支持OSI的7成协议，具有良好的开放性、 互操作性，其网络系 统组成以分布控制为控制模式。对于网络家电来说，只需要将已定义的的网络家 电之间信息传递的语法和语义标准在应用层实现后，就能够实现不同厂商之间产 品的相互兼容。
LonWorks的分布式架构使其具有独立性，部分节点的故障不会 造成系统瘫痪。LonWorks最基本的部件是同时具有通信与控制功能的神经元芯 片，具有很强的通信能力和一定的数据处理能力。其抗干扰能力很强，其可靠度 是这三种网络控制技术最高的(约99. 8 %)，并具有完善的开发系统和工具。
LonWorks的分布式架构，每一个控制装置都可以有随插即用的功能，减免了二 次拉线造成的成本，并避免了重新布线的不便。LonWorks可扩展性强，在将来 对系统升级时，可充分利用原有资源，降低升级的复杂性及成本。上述三类家庭 自动化网络技术都是各有其特点，组网时可根据实际情况进行选择。但如果要组 建一个统一的、 操作性强、 功能完善、 可靠性高、可扩展性强的家居智能网络，采用 LonWorks 技术是一个明智的选择。
三、电力线智能家居网络的组成 四、结束语 本文介绍了电力线通信技术，并对电力线通信技术实现智能家居网络组网 的关键问题进行分析，给出了一种基于 LonWorks 技术的电力线智能家居网络 解决方案。该方案具有可靠性高、 灵活性好、 可扩展性强等特点，充分发挥了 Lon2Works技术的网络控制功能。
