國內電力載波通信芯片技術(shù)及市場(chǎng)

表1 各種通信方式對比

　　電力線(xiàn)載波通信技術(shù)發(fā)展成熟，完全可以勝任未來(lái)智能電網(wǎng)通信的需要。電力線(xiàn)載波技術(shù)早在上世紀二十年代就已在歐美實(shí)現，目前已成為通信標準，推廣條件成熟。美國的Echelon 公司創(chuàng )立的LonWorks 網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)中的LonTalk 通信協(xié)議，以及基于PLT－22 電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的信號傳輸方式被FCC（美國聯(lián)邦通信委員會(huì )）確定為北美PLC 通信標準；歐洲意法半導體公司的PLC 通信技術(shù)被CENELEC（歐洲電工標準化委員會(huì )）確定為歐洲PLC 通信標準。電力線(xiàn)載波技術(shù)通過(guò)發(fā)展選頻、中繼、擴頻和自適應調制技術(shù)基本上克服了電力線(xiàn)傳輸中存在的高衰落、高干擾問(wèn)題。選頻可盡量避免選擇性衰落；中繼則解決了電力線(xiàn)傳輸損耗較大的問(wèn)題；擴頻和自適應調制提高了平均信噪比，減小了信號誤碼率。國家電網(wǎng)的智能電表招標情況來(lái)看，載波表成為主流，由此也驗證了電力線(xiàn)載波技術(shù)將是智能電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的方向。

　　2、物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)需求

　　物聯(lián)網(wǎng)建設為電力線(xiàn)載波芯片提供容量巨大的新興市場(chǎng)，目前物聯(lián)網(wǎng)處于加速啟動(dòng)建設階段，對電力線(xiàn)載波芯片的需求將保持較高的增速。

　　物聯(lián)網(wǎng)是個(gè)萬(wàn)億級產(chǎn)業(yè)，帶來(lái)電力線(xiàn)網(wǎng)的應用革命。物聯(lián)網(wǎng)建設是我國今后信息化建設的重心，含蓋了工業(yè)生產(chǎn)、公共服務(wù)、社會(huì )管理、現代化農業(yè)、家居服務(wù)、軍事航天等眾多領(lǐng)域應用，預計到2020 年將形成一個(gè)萬(wàn)億級產(chǎn)業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現信息互聯(lián)，因此物聯(lián)網(wǎng)建設必將為包括電力線(xiàn)網(wǎng)在內的通信網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)巨大的應用市場(chǎng)（見(jiàn)圖3）。

圖3 電力線(xiàn)載波芯片在物聯(lián)網(wǎng)中的應用

　　加快建設物聯(lián)網(wǎng)必將改造現有電力網(wǎng)，電力線(xiàn)載波芯片需求將急升。2009年8月****總理提出“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)建設步伐明顯加快，利用現有通信網(wǎng)絡(luò )成為政府和企業(yè)的首選。電力線(xiàn)作為規模最大、終端最多、布線(xiàn)最方便的線(xiàn)路系統，只要通過(guò)電力線(xiàn)載波芯片改造為通信網(wǎng)絡(luò )，便能為物聯(lián)網(wǎng)應用提供覆蓋最廣、成本最低的通信網(wǎng)絡(luò )，不僅帶來(lái)社會(huì )效益，也為電力公司帶來(lái)巨大的增值服務(wù)空間。

　　三、電力線(xiàn)通信需要強大載波芯片

　　電力線(xiàn)是給用電設備傳送電能，而不是用來(lái)傳送數據的，所以電力線(xiàn)對數據傳輸有許多限制：

　　首先，配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個(gè)配電變壓器區域范圍內傳送。其次，三相電力線(xiàn)間有很大信號損失(10dB-30dB)，一般電力載波信號只能在單相電力線(xiàn)上傳輸。第三，不同信號耦合方式使電力載波信號的損失不同，耦合方式有線(xiàn)-地耦合，線(xiàn)-中線(xiàn)耦合。線(xiàn)-地耦合方式與線(xiàn)-中線(xiàn)耦合方式相比，電力載波信號少損失十幾分貝，但線(xiàn)-地耦合方式不是所有地區的電力系統都適用。第四，電力線(xiàn)自身的脈沖干擾，加大了應用難度。第五，電力線(xiàn)對載波信號有高削減。當電力線(xiàn)上負荷很重時(shí)，線(xiàn)路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實(shí)踐中，當電力線(xiàn)空載時(shí)，點(diǎn)對點(diǎn)載波信號可傳輸到幾公里以外，但當電力線(xiàn)上負荷很重時(shí)，只能傳輸幾十米。因此，需要進(jìn)一步提高載波信號功率來(lái)滿(mǎn)足數據傳輸的要求，但提高載波信號功率會(huì )增加產(chǎn)品的成本和體積，而且，單一提高載波信號功率往往并不是最有效的方法。第六，電力線(xiàn)上有高噪聲。電力線(xiàn)上接有各種各樣的用電設備，阻性的、感性的、容性的；有大功率的、小功率的。各種用電設備經(jīng)常頻繁開(kāi)閉，就會(huì )給電力線(xiàn)上帶來(lái)各種噪聲干擾，而且幅度比較大。用耦合電感
電感

　　能產(chǎn)生電感作用的元件統稱(chēng)為電感原件，常常直接簡(jiǎn)稱(chēng)為電感。電感器在電子制作中雖然使用得不是很多，但它們在電路中同樣重要。我們認為電感器和電容器一樣，也是一種儲能元件，它能把電能轉變?yōu)榇艌?chǎng)能，并在磁場(chǎng)中儲存能量。 [全文]

從電力線(xiàn)上耦合下來(lái)的噪聲一般就在10mV以上，而一般傳輸的數據信號會(huì )削減到1mV，如不采用電力線(xiàn)專(zhuān)用modem芯片來(lái)解調數據信號，通信距離會(huì )相當短。第七，電力線(xiàn)可使數據信號變形。電力線(xiàn)是一個(gè)分布參數的網(wǎng)絡(luò )，不同點(diǎn)對數據信號影響不一樣，同時(shí)電力線(xiàn)是時(shí)刻動(dòng)態(tài)變化的，不同時(shí)間對數據信號影響也不一樣，這就使發(fā)出的規則數據信號，經(jīng)過(guò)電力線(xiàn)后，發(fā)生嚴重變形，必須加以特殊處理。

　　電力線(xiàn)造成傳輸信號的高削減和高變形，使電力線(xiàn)成為一個(gè)不太理想的通信媒介，但由于現代通信技術(shù)的發(fā)展，使電力線(xiàn)載波通信成為可能，其中數據信號的信噪比決定傳輸距離的遠近。電力線(xiàn)載波通信的關(guān)鍵就是設計出一個(gè)功能強大的電力線(xiàn)載波專(zhuān)用modem芯片。

　　四、國內現有電力載波通信芯片技術(shù)特點(diǎn)

　　中國的電*性、電網(wǎng)結構及居民住宅分布狀況使電力線(xiàn)載波通信在應用方面與國外有一些不同之處。近年來(lái)，不少國內公司也推出了自己的電力線(xiàn)載波通信芯片，取得了一些可喜的突破?，F有的電力波通信芯片的技術(shù)特點(diǎn)可以從調制方式、傳輸速率、通信頻率、通信功率、EMI標準、芯片技術(shù)等方面進(jìn)行探討。國內載波通信芯片參數見(jiàn)表2。