如何設計可靠的電力線(xiàn)通信

圖4：多個(gè)PLC節點(diǎn)共享同一條電力線(xiàn)

CENELEC委員會(huì )的載波偵聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)(CSMA)方法確保了多個(gè)節電可以在同一條電力線(xiàn)共存并有效的共享訪(fǎng)問(wèn)。

接收機(Rx)靈敏度

根據電力線(xiàn)的特點(diǎn)、負載、和通過(guò)電力線(xiàn)的分段長(cháng)度，信號在接收機接收之前會(huì )明顯減弱。有較高接收靈敏度的接收機 (也就是說(shuō)，它可以可靠地接收到非常低強度的信號)可以從線(xiàn)上收到較低強度的信號，從而可以增加有效的通訊距離。然而，高靈敏度并不總是好的。例如，一個(gè)高靈敏度的接收機，不僅能檢測到小信號，它也能檢測到通道中的小噪聲。因此，重要的是，需要有一個(gè)機制可以有效的防止接收機把噪聲混淆為實(shí)際信號。自適應增益控制(AGC)就是可以達到這個(gè)目的一種機制。就象之前討論的，使用自適應增益控制，接收機可以在噪聲平面動(dòng)態(tài)調整靈敏度，這樣它就可以更好的區分噪聲和數據。

多個(gè)相位

大多數的建筑物有50Hz / 60 Hz變壓器產(chǎn)生的多個(gè)相位。因為大多數PLC信號工作在較高的頻率，所以有一種可能，就是信號會(huì )被變壓器過(guò)濾掉，因而無(wú)法傳輸到相鄰的相位。相鄰相位很可能就在同一幢房子里。這就產(chǎn)生了一個(gè)潛在的問(wèn)題，PLC信號不能到達房子或建筑物的所有相位。這是完全依賴(lài)于變壓器的設計。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是，把PLC信號從一個(gè)相位耦合到到另一個(gè)。有兩種大家都了解的技術(shù)可以做到這一點(diǎn):

1)電容式相耦合:這種技術(shù)需要在變壓器端連接一個(gè)電容穿過(guò)相位， PLC信號可以通過(guò)。在這里，變壓器的物理訪(fǎng)問(wèn)是必需的，在許多情況下這種方法可能不可行或性?xún)r(jià)比高。

2):無(wú)線(xiàn)相耦合：在這種技術(shù)中，PLC數據從一個(gè)相位傳輸到另一個(gè)時(shí)使用了兩種射頻設備—每個(gè)相位連接一個(gè)。這兩個(gè)設備可以連接到相位的任何插座，只要他們都在彼此的范圍。實(shí)施這一技術(shù)不需要用到變壓器的物理存取。

無(wú)線(xiàn)耦合不會(huì )打擾到變壓器，因此在大多數情況下它比電容耦合更受歡迎。一些電力線(xiàn)通信設備出廠(chǎng)時(shí)就有無(wú)線(xiàn)耦合可供選擇，而另一些設備沒(méi)有無(wú)線(xiàn)耦合選項，需要設計者自己開(kāi)發(fā)一種相位耦合方式。

系統成本

電力線(xiàn)通信中可靠性是一個(gè)關(guān)鍵的設計因素，同時(shí)，為了在市場(chǎng)上進(jìn)行競爭，它也必須減少系統成本。當把電力線(xiàn)通信添加到系統時(shí)，一些設計者總是積極洽談芯片的價(jià)格，而忽略增加電力線(xiàn)通信功能到他們系統的整體成本。需要保證的是，要更加全面地看待電力線(xiàn)通信給系統增加的成本。

電力線(xiàn)通信成本可以廣泛地分為材料(BOM)成本和開(kāi)發(fā)成本，見(jiàn)圖5。BOM成本包括所有組成系統的IC和元件的成本，包括PLC和其他系統相關(guān)功能。另一方面，開(kāi)發(fā)成本包括其他資源的成本，包括:

?網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的實(shí)施

?制板和PCB設計

?FCC認證，CENELEC ，UL標準 。

圖5:實(shí)施電力線(xiàn)通信解決方案涉及的費用

開(kāi)發(fā)人員可以把盡可能多的這些費用項目通過(guò)整合，放到最少的器件中，從而降低系統成本。例如，同一顆IC既支持調制解調器又支持網(wǎng)絡(luò )協(xié)議就會(huì )比使用分立IC的成本低(也就是說(shuō)，一顆用于調制解調器，另一顆用于網(wǎng)絡(luò )協(xié)議)。集成其他的系統功能（比如能源測量、LCD驅動(dòng)、溫度感應、負載控制）也會(huì )降低系統成本，同時(shí)也可降低整合與開(kāi)發(fā)的復雜性(圖6)。許多PLC控制器也可以提供FCC、CENELEC和UL標準認證了的參考設計，可以進(jìn)一步加速開(kāi)發(fā)進(jìn)度?？偟膩?lái)說(shuō)， PLC方案越完整，開(kāi)發(fā)所用的時(shí)間和成本就會(huì )越少。

圖6:集成了物理層調制解調器、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議、應用層的PLC器件(Cypress CY8CPLC20)