專利名稱：基于2Mbps的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)及其網(wǎng)絡(luò)適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器和在低壓配電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，特別涉及電力線高速網(wǎng)絡(luò)適配器和低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力線通信技術(shù)是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式，多年來(lái)被電力公司作為一種通信手段，在中高壓輸電網(wǎng)上通過(guò)電力載波機(jī)利用較低的頻率(9～490kHz)傳輸較低速率(300～600bps)的遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)或話音。隨著國(guó)內(nèi)城鄉(xiāng)配電網(wǎng)改造和建設(shè)的興起，有不少?gòu)S商開始研制用于中壓配電網(wǎng)通信的配電載波機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸速率僅達(dá)到1200bps。在低壓(220V)領(lǐng)域，PLC(電力線通信)技術(shù)主要被用于負(fù)荷控制、遠(yuǎn)程抄表和家居自動(dòng)化，其傳輸速率一般為1200bps或更低。
近年來(lái)，隨著因特網(wǎng)(Internet)技術(shù)的飛速發(fā)展，登錄上網(wǎng)的人數(shù)成倍增加?，F(xiàn)在，可采用多種通信方式使用戶終端連接到最近的寬帶網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，而電力線通信以其特有的優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越為用戶所接受。同其他的連接方式相比，電力線通信具有如下優(yōu)點(diǎn)充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)須任何布線，是一種“No New Wires”(無(wú)須重新布線)技術(shù)，節(jié)約了資源。無(wú)須挖溝、無(wú)須穿墻打洞，避免了對(duì)建筑物和公用設(shè)施的破壞，同時(shí)也節(jié)省了人力。低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器是實(shí)現(xiàn)電力線通信的核心部件。但現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)低壓電力線的接入設(shè)備傳輸速率低(幾千bps)，而現(xiàn)有的能達(dá)到兆級(jí)bps的接入設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本很高，因此妨礙了其廣泛的應(yīng)用。因此，需要一種新的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本的電力線高速網(wǎng)絡(luò)適配器和低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種利用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低成本的電力線高速網(wǎng)絡(luò)適配器，以及利用本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)速率達(dá)到2Mbps的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需任何布線，為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問(wèn)服務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，包括電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，用于對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，并提供給外圍設(shè)備的接口；和電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列，用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，在發(fā)送方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和驅(qū)動(dòng)，在接收方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列將接收的信號(hào)分成多路載波，分別將他們與多個(gè)本地產(chǎn)生的振蕩信號(hào)混頻產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)送入到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器。
所述電力線網(wǎng)絡(luò)控制器可以包括微處理器，用于管理電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，控制電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的所有單元，執(zhí)行外部ROM中保存的代碼；接收裝置，用于從電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列接收數(shù)據(jù)；發(fā)送裝置，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列。
所述電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列可以包括接收通道濾波邏輯單元，用于接收來(lái)自電力線的信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；發(fā)送通道濾波邏輯單元，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電力線接口發(fā)送到電力線上。
所述接收通道濾波邏輯單元可以包括多個(gè)載波通道，并具有多個(gè)接收通道濾波邏輯子單元，每個(gè)接收通道濾波邏輯子單元設(shè)置在一個(gè)載波通道上。
每個(gè)所述接收通道濾波邏輯子單元可以包括帶通濾波器，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；中頻子系統(tǒng)，包括混頻器、放大器、限幅器；晶振，用于產(chǎn)生振蕩頻率；第二濾波器，用于對(duì)經(jīng)混頻器混頻后的信號(hào)進(jìn)行濾波，其中帶通濾波器濾波后的信號(hào)在混頻器與晶振產(chǎn)生的振蕩頻率混頻，混頻后的信號(hào)再通過(guò)第二濾波器濾波，被限幅器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
優(yōu)選地，所述多個(gè)載波通道可以為4個(gè)載波通道。
優(yōu)選地，對(duì)于每一接收通道濾波邏輯子單元，帶通濾波器濾波后的信號(hào)在混頻器與晶振產(chǎn)生的振蕩頻率混頻得到的信號(hào)的頻率為10.7MHz。
優(yōu)選地，發(fā)送通道濾波邏輯單元為帶通濾波器。
其中電力線網(wǎng)絡(luò)控制器可以用美國(guó)Inari公司的IPL0201芯片實(shí)現(xiàn)，電力線網(wǎng)絡(luò)控制器中的內(nèi)部微處理器可以為8051微處理器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種利用根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器構(gòu)建的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器；和與外部接入網(wǎng)絡(luò)連接的主站，其中，主站也包括一個(gè)低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，除與外部連接的接口不同外，與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器和主站中包括的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器是相同的。該低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2Mbps的傳輸速率。
根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以解決寬帶到小區(qū)后的最后300米問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自配電開關(guān)柜或電表間至用戶家庭的電力線寬帶接入網(wǎng)，無(wú)需布線、無(wú)需穿墻打洞、不破壞裝修，節(jié)省人力物力。是寬帶入戶的理想解決方案。


以下附圖提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，與文字說(shuō)明一起解釋本發(fā)明原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA的結(jié)構(gòu)圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA中的接收通道濾波器的結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA中的帶通濾波器框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器的具體電路圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器結(jié)構(gòu)圖。該低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器包括電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，用于對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，并提供給外圍設(shè)備的接口；和電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列(PDAA，Powerline Data Access Arrangement)，用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，在發(fā)送方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和驅(qū)動(dòng)，在接收方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列將接收的信號(hào)分成多路載波，分別將他們與多個(gè)本地產(chǎn)生的振蕩信號(hào)混頻產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)送入到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器。
該低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器還包括線路耦合器件(未示出)，用于隔離了電力線上的高壓。
電力線網(wǎng)絡(luò)控制器是2Mbps低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器中的關(guān)鍵器件。本發(fā)明的電力線網(wǎng)絡(luò)控制器包括一個(gè)內(nèi)部的微處理器負(fù)責(zé)管理電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，控制電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的所有單元，執(zhí)行外部ROM中保存的代碼；接收裝置，用于從電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA接收數(shù)據(jù)；發(fā)送裝置，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA。該電力線網(wǎng)絡(luò)控制器還可以包括緩存(Buffer RAM)，用于緩存數(shù)據(jù)；微處理器接口單元(Microcontroller Interface)，其是支持?jǐn)?shù)據(jù)流功能部件的接口集合。電力線網(wǎng)絡(luò)控制器可以例如采用美國(guó)Inari公司的IPL0201芯片，電力線網(wǎng)絡(luò)控制器中的內(nèi)部微處理器可以例如8051微處理器。電力線網(wǎng)絡(luò)控制器通過(guò)外部的“電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列”PDAA同電力線相連。
在電力線網(wǎng)絡(luò)控制器中，微處理器也負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)移入和移出電力線網(wǎng)絡(luò)控制器。微處理器從連接到其外部端口的外設(shè)或外部數(shù)據(jù)總線讀取數(shù)據(jù)，并保存到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器內(nèi)的緩存Buffer RAM中，然后處理程序激活發(fā)送裝置，該發(fā)送裝置可以在沒(méi)有微處理器的干預(yù)下發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，接收裝置直接將收到的數(shù)據(jù)放入緩存Buffer RAM中，然后產(chǎn)生一個(gè)中斷給微處理器，其依次將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以傳輸?shù)酵庠O(shè)的格式。電力線網(wǎng)絡(luò)控制器中的發(fā)送裝置和接收裝置都包含串并轉(zhuǎn)換器。
在低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器數(shù)據(jù)通過(guò)例如四個(gè)載波通道采用BPSK(binary phase-shift keying)或QPSK(quadrature phase-shiftkeying)調(diào)制方式傳輸。
本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，電力線信道隨著時(shí)間、地點(diǎn)其信號(hào)傳輸特性、阻抗特性和衰減特性是不一樣的，這樣的線路特性非常不利于信號(hào)的傳輸，因此為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的信號(hào)傳輸，本發(fā)明的電力線網(wǎng)絡(luò)控制器采用了電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA，如圖2所示。在這個(gè)電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA中，使用了四個(gè)載波通道，每個(gè)載波通道傳輸相同的信息，當(dāng)線路特性不好時(shí)，四路載波通道同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定可靠傳輸；當(dāng)設(shè)備使用的線路環(huán)境比較好時(shí)，根據(jù)實(shí)際的情況，可以選用1-4路，這樣既降低了設(shè)備成本又實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的穩(wěn)定可靠傳輸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)不同性能的電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA不僅限于4個(gè)載波通道，而可以采用不同于4個(gè)的其他個(gè)數(shù)的載波通道。在以下描述中，為方便起見(jiàn)，以4個(gè)載波通道為例對(duì)電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA進(jìn)行描述。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA的結(jié)構(gòu)圖。電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA包括接收通道濾波邏輯單元，用于接收來(lái)自電力線的信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；發(fā)送通道濾波邏輯單元，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電力線接口發(fā)送到電力線上。
在發(fā)送時(shí)，PDAA的數(shù)模轉(zhuǎn)換器和PDAA發(fā)送通道濾波邏輯單元工作。在接收時(shí)，PDAA接收通道濾波邏輯單元工作。PDAA接收通道濾波邏輯單元將從電力線上接收到的信號(hào)分離成4個(gè)載波，然后與4個(gè)由晶振產(chǎn)生的本地振蕩信號(hào)混頻，產(chǎn)生4路信號(hào)，這些信號(hào)被送到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器接收器中。
電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA中的PDAA接收通道濾波邏輯單元，具有4個(gè)載波通道，并具有4個(gè)接收通道濾波邏輯子單元，每個(gè)接收通道濾波邏輯子單元設(shè)置在一個(gè)通道上，接收通道濾波邏輯子單元的結(jié)構(gòu)如圖3所示。接收通道濾波邏輯子單元包括nMHz帶通濾波器，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；中頻子系統(tǒng)，包括混頻器、放大器、限幅器；mMHz晶振，用于產(chǎn)生mMHz的振蕩頻率；第二濾波器，例如陶瓷濾波器，用于進(jìn)行濾波。
來(lái)自電力線的數(shù)據(jù)(RX+)通過(guò)nMHz帶通濾波器進(jìn)行濾波，每個(gè)通道的濾波器是不同的，這也就是說(shuō)n值的選取是不同的。每一個(gè)通道都通過(guò)與不同的頻率混頻即m取不同的值，得到一個(gè)例如10.7MHz的頻率。信號(hào)再通過(guò)陶瓷濾波器濾波，最后被限幅器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。每一個(gè)通道的頻率見(jiàn)下表表1 載波子通道頻率

電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列PDAA中的PDAA發(fā)送通道濾波邏輯單元為帶通濾波器，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。該發(fā)送通道濾波邏輯單元包括濾波器，用于對(duì)要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行濾波；微分驅(qū)動(dòng)器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；功率放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大。該發(fā)送通道濾波邏輯單元允許頻率為2～10MHz的信號(hào)通過(guò)，到達(dá)微分驅(qū)動(dòng)器，然后直接被送到功率放大器，進(jìn)入電力線。
圖5顯示了2Mbps低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器實(shí)現(xiàn)的具體電路框圖，圖中各部分作用如下1)IPL0201——Inari公司開發(fā)生產(chǎn)的2Mbps的電力線網(wǎng)絡(luò)控制器芯片。
2)晶振，IPL0201要求40.282353MHz的時(shí)鐘頻率。
3)U1復(fù)位電路——IPL0201采用3.3V、200mA電源供電，支持可編程上電復(fù)位延時(shí)。
4)串行EEPROM，保存節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)信息和密鑰信息。
5)用戶開關(guān)，IPL0201的端口2第2位可以作為一個(gè)傳感器的輸入，監(jiān)測(cè)用戶開關(guān)是否關(guān)閉6)LED——發(fā)光二極管，IPL0201的端口2第3位可以置為低電平，從而點(diǎn)亮LED。
7)RS-232收發(fā)器。其作用是將3.3V的TTL信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為RS232電平。RS232信號(hào)通過(guò)DB-9接頭傳輸。支持零Modem電纜連接。
8)ROM——序存儲(chǔ)器，這里使用45ns的PLCC32封裝的EPROM或flash ROM。
9)ROM仿真器，可以將J6接口連接到一個(gè)TechTools公司64K×8ROM仿真器，已減少每次修改程序后都要燒錄的麻煩。
10)IEEE1284 Transceiver——IEEE1284收發(fā)器，用于同計(jì)算機(jī)連接，不能與打印機(jī)連接。IPL0201的端口0總線通過(guò)收發(fā)器連接，用作雙向并口數(shù)據(jù)總線。并口狀態(tài)信號(hào)來(lái)源于IPL0201端口1總線的第0-4位?？刂菩盘?hào)來(lái)源于端口1總線的第5-7位和端口2總線的第0位。
IEEE1284總線用標(biāo)準(zhǔn)的引腳配置方式連接DB-25接頭，支持即插即用。
11)USB——2Mbps低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器支持USB通信。LED(D10)用來(lái)顯示USB接口的狀態(tài)，在安裝USB接口驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，LED閃亮；當(dāng)USB接口驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成功配置并連接后，LED保持常亮；傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，LED閃滅。
12)USB晶振，6MHz的晶振用來(lái)驅(qū)動(dòng)USB的外圍芯片。
13)PDAA接收通道濾波邏輯單元，其4個(gè)通道中，每一個(gè)子通道都有一個(gè)通道濾波器。
14)DAC——數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)電力線接口，發(fā)送到電力線上。
15)PDAA發(fā)送邏輯單元，即帶通濾波器，它允許頻率為2～10MHz的信號(hào)通過(guò)，到達(dá)微分驅(qū)動(dòng)器，然后直接被送到功放，進(jìn)入電力線。
16)J29通用端口禁用撥碼開關(guān)，控制24位雙向端口位直接連接到并口收發(fā)器，或者通過(guò)外部的引腳直接輸出。當(dāng)直接使用24位端口引腳而不使用并口收發(fā)器，并且EEPROM、用戶LED或用戶開關(guān)也不使用時(shí)，S2、S3、S4三個(gè)撥碼開關(guān)應(yīng)該全部打開。
表2 通用端口禁用撥碼開關(guān)

17)USB端口禁用，斷開跳線J3、J4，可以禁用USB口。
表3 禁用USB


18)J23外部總線連接引腳，有兩個(gè)外部接口提供給外設(shè)。從J23可以得到8051微處理器的外部總線信號(hào)。
19)J29端口連接引腳，從端口J29可以得到IPL0201芯片各個(gè)端口信號(hào)。
利用根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器可以構(gòu)建低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。該圖以為某住宅樓利用根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器構(gòu)建的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成的寬帶接入示意。本發(fā)明的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器；和與外部接入網(wǎng)絡(luò)連接的主站。其中，主站也包括低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器。與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器和主站中包括的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器基本相同，只是與外部連接的接口可能有變化，根據(jù)需要，低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器的接口可以為個(gè)人計(jì)算機(jī)的并行口、USB接口或以太網(wǎng)接口等。
在如圖6所示的以對(duì)住宅小區(qū)為應(yīng)用對(duì)象的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器置于用戶家中，用戶設(shè)備是個(gè)人計(jì)算機(jī)。低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器插入家中任一墻上插座，即可在家庭任一有墻上插座的房間享受有線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的便利?？梢栽诩彝拵肟谔幖友b系統(tǒng)局端主站設(shè)備，即主站可例如置于樓宇電表間或配電柜。與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器與用戶個(gè)人計(jì)算機(jī)設(shè)備的接口是USB，而置于電表間或配電柜的主站的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器與外部接入網(wǎng)絡(luò)的接口是以太網(wǎng)，即其以太網(wǎng)口同入戶寬帶接口相連。與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器通過(guò)配電網(wǎng)絡(luò)與置于電表間或配電柜的主站的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器相聯(lián)。
基于本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器構(gòu)建的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2Mbps的傳輸速率。2Mbps低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量為800kbps，可以同用戶個(gè)人計(jì)算機(jī)的并行口或USB接口連接，組成家庭網(wǎng)絡(luò)，或作為最后三十米接入手段。其技術(shù)指標(biāo)如下表所示表4 主要技術(shù)指標(biāo)


對(duì)于圖6所示的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以解決寬帶到小區(qū)后的最后300米問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自配電開關(guān)柜或電表間至用戶家庭的電力線寬帶接入網(wǎng)，無(wú)需布線、無(wú)需穿墻打洞、不破壞裝修，節(jié)省人力物力。是寬帶入戶的理想解決方案。
根據(jù)本發(fā)明的2Mbps低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)除了應(yīng)用于小區(qū)電力線寬帶接入之外，還可以用于家庭和辦公室聯(lián)網(wǎng)、賓館酒店寬帶上網(wǎng)等領(lǐng)域，也可以與14Mbps和45Mbps高速PLC產(chǎn)品混合組網(wǎng)解決樓層水平接入，實(shí)現(xiàn)從配電變壓器至用戶家庭的全電力線介質(zhì)接入。
在對(duì)基于本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器構(gòu)建的2Mbps低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)應(yīng)用于某小區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，對(duì)一棟建于九十年代中期的7層住宅樓進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試點(diǎn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了以下功能1)實(shí)現(xiàn)了自用戶家庭至配電開關(guān)柜的高速電力線數(shù)據(jù)通信，并可以通過(guò)HDSL及供電公司的局域網(wǎng)(Intranet)訪問(wèn)Internet。
2)建立了基于電力線的數(shù)字化小區(qū)，可以通過(guò)電力線為小區(qū)用戶提供收費(fèi)、公告、社區(qū)服務(wù)等電子商務(wù)服務(wù)。
3)將供電公司的局域網(wǎng)及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)延伸至職工家庭，實(shí)現(xiàn)了家庭辦公(SOHO)。
以上對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。雖然本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)示范實(shí)施例的，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些實(shí)施例的各種修改形式以及替換形式都是可設(shè)想的。因此，本發(fā)明涵蓋了所有在所附權(quán)利要求明確的本發(fā)明專利保護(hù)范圍內(nèi)的修改形式和替換形式。
權(quán)利要求
1.一種低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，包括電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，用于對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，并提供給外圍設(shè)備的接口；和電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列，用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，在發(fā)送方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和驅(qū)動(dòng)，在接收方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列將接收的信號(hào)分成多路載波，分別將他們與多個(gè)本地產(chǎn)生的振蕩信號(hào)混頻產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)送入到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述電力線網(wǎng)絡(luò)控制器包括微處理器，用于管理電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，控制電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的所有單元，執(zhí)行外部ROM中保存的代碼；接收裝置，用于從電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列接收數(shù)據(jù)；發(fā)送裝置，用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列。
3.如權(quán)利要求1所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列包括接收通道濾波邏輯單元，用于接收來(lái)自電力線的信號(hào)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；和發(fā)送通道濾波邏輯單元，用于將來(lái)自電力線網(wǎng)絡(luò)控制器經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電力線接口發(fā)送到電力線上。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述接收通道濾波邏輯單元包括多個(gè)載波通道，并具有多個(gè)接收通道濾波邏輯子單元，每個(gè)接收通道濾波邏輯子單元設(shè)置在一個(gè)載波通道上。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中每個(gè)所述接收通道濾波邏輯子單元包括帶通濾波器，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行帶通濾波；中頻子系統(tǒng)，包括混頻器、放大器、限幅器；晶振，用于產(chǎn)生振蕩頻率；第二濾波器，用于對(duì)經(jīng)混頻器混頻后的信號(hào)進(jìn)行濾波，其中帶通濾波器濾波后的信號(hào)在混頻器與晶振產(chǎn)生的振蕩頻率混頻，混頻后的信號(hào)再通過(guò)第二濾波器濾波，被限幅器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
6.如權(quán)利要求4所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中所述多個(gè)為4個(gè)。
7.如權(quán)利要求5所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中各接收通道濾波邏輯子單元的帶通濾波器進(jìn)行濾波的信號(hào)的頻率是不同的。
8.如權(quán)利要求5所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中各接收通道濾波邏輯子單元的晶振產(chǎn)生的振蕩頻率是不同的。
9.如權(quán)利要求5所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中對(duì)于每一接收通道濾波邏輯子單元，帶通濾波器濾波后的信號(hào)在混頻器與晶振產(chǎn)生的振蕩頻率混頻得到的信號(hào)的頻率為10.7MHz。
10.如權(quán)利要求3所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中發(fā)送通道濾波邏輯單元為帶通濾波器。
11.如權(quán)利要求10所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中該帶通濾波器包括濾波器，用于對(duì)要發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行濾波；微分驅(qū)動(dòng)器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；功率放大器，對(duì)信號(hào)進(jìn)行功率放大。
12.如權(quán)利要求2所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中電力線網(wǎng)絡(luò)控制器可以用美國(guó)Inari公司的IPL0201芯片實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求12所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中電力線網(wǎng)絡(luò)控制器中的內(nèi)部微處理器可以為8051微處理器。
14.如權(quán)利要求2所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中電力線網(wǎng)絡(luò)控制器還可以包括緩存，用于緩存數(shù)據(jù)；微處理器接口單元，其是支持?jǐn)?shù)據(jù)流功能部件的接口集合。
15.如權(quán)利要求1所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器還包括線路耦合器件，用于隔離了電力線上的高壓。
16.如權(quán)利要求4所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，其中通過(guò)每個(gè)載波通道采用BPSK或QPSK調(diào)制方式傳輸數(shù)據(jù)。
17.一種低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，包括與用戶設(shè)備連接的如權(quán)利要求1-16的任何一個(gè)所述的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器；和與外部接入網(wǎng)絡(luò)連接的主站，其中，主站也包括一個(gè)低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，除與外部連接的接口不同外，主站中包括的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器是相同的。
18.如權(quán)利要求17所述的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器置于用戶家中任一墻上插座，用戶設(shè)備是個(gè)人計(jì)算機(jī)，主站置于樓宇電表間或配電柜。
19.如權(quán)利要求17所述的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中與用戶設(shè)備連接的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器的接口為計(jì)算機(jī)的并行口或USB接口，主站中包括的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器為以太網(wǎng)接口。
20.如權(quán)利要求17所述的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中該低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2Mbps的傳輸速率。
全文摘要
一種低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器，包括電力線網(wǎng)絡(luò)控制器，用于對(duì)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，并提供給外圍設(shè)備的接口；和電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列，用于數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，在發(fā)送方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列對(duì)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波和驅(qū)動(dòng)，在接收方向，電力線數(shù)據(jù)接入隊(duì)列將接收的信號(hào)分成多路載波，分別將他們與多個(gè)本地產(chǎn)生的振蕩信號(hào)混頻產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)送入到電力線網(wǎng)絡(luò)控制器。還提供了一種利用根據(jù)本發(fā)明的低壓電力線網(wǎng)絡(luò)適配器構(gòu)建的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)2Mbps的傳輸速率。
文檔編號(hào)H04B3/54GK1558562SQ20041000182
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月14日
發(fā)明者王麗平, 趙丙鎮(zhèn), 李祥珍, 沈志民, 劉家亮, 李建岐 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院