物聯網寬帶PLC家電系統設計實現方案
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3．2 物聯網PLC家電通訊關鍵技術軟件實現
(1)PLC通訊整體介紹
PLC通訊是指利用專用調制解調技術對信號進行調制，然后把信號加載到電力線中，在接收方通過對加載信號的解調，獲取傳輸數據進行通信的技術。
目前PLC通訊按通訊的帶寬可分為窄帶電力線載波通訊、寬帶電力線載波通訊：
由于窄帶電力線通訊技術的調制方式、載波頻寬限制，導致傳輸速度、抗同相干擾性等功能并不適合載波家電的需求。
寬帶電力線載波通訊技術一般采用一種多載波調制技術，即正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM)技術。其技術實現為，在頻域內將指配的信道分成若干正交子信道，將高速數據信號轉換成并行的子數據流，在每個子信道上使用一個子載波進行調制，并且各個子載波相互正交，并行傳輸。其技術特點是傳輸速度快，理論傳輸速度可達200 M，抗干擾能力強。所以根據以上的這些特點，寬帶PLC通訊技術較適合應用于以電力貓為代表的室內因特網接入、視頻監控等對實時性要求較高的領域，同時也適合于物聯網家電對通訊速率、抗干擾性等特性的需求。
(2)如何實現互聯互通
電力線上信號的傳輸協議采用TCP／IP協議，采用網絡密鑰認證的機制，不同的家電之間進行信息傳輸時，只要遵從相同的通訊協議，采用相同的網絡密鑰即可實現。
(3)如何實現自動組網
當有新的設備接入時，通過兩種方式將新家電接入：
第一種方式，在新設備及終端服務設備上都留有有線接口，當將兩者通過信號線連接到一起時，新設備自動發送注冊指令，終端服務設備接收到注冊指令之后，自動將網絡密鑰、MAC地址、設備協議等信息發送給新設備，之后新設備再與組內設備通訊時，采用終端服務設備發送給其的設備協議進行通訊，從而完成新設備的自動組網。
第二種方式，按下終端服務設備上的注冊按鍵，終端服務設備只接收注冊協議。新設備通電之后，按下注冊按鍵，新設備自動發送注冊信息到電力線，同時監控終端服務設備回傳的注冊確認信息，雙方確認注冊信息正確之后，即完成自動組網處理。將按鍵恢復初始狀態，兩者也采用原有系統的網絡密鑰進行正常通訊。
3．3 PLC通訊現場實施中問題的解決方案
(1)同相干擾的解決方案
當電力線干擾比較嚴重或者電力線上存在其它PLC設備時，有時會導致對傳輸信號的干擾，所以在軟硬件方面需要采取一定的濾波措施，以濾除線路上的干擾。
由于INT6400子載波信號傳輸頻率在2～30 MHz之間，屬于高頻信號，所以硬件采用能夠濾除低頻信號的濾波電路，使高頻信號不衰減。
在軟件方面電力線載波通訊將高頻信號采用OFDM技術耦合到電力線，子載波會根據線路的衰減情況，自動選擇信號的調制方式，其中包括：QAM、QPSK、BPSK、ROBO等幾種方式，從而保證了傳輸時的抗干擾性，且提供了足夠的物聯家電使用帶寬網。同時同組載波設備采用相同的網絡密鑰，載波模塊檢驗網絡密鑰非法時，自動丟棄收到的數據包，而相同時才對數據包進行處理。通信協議中還帶有MAC地址，同一組設備中某一設備根據MAC地址判定是否為發給自己的數據，組內設備僅處理發給自己的數據包。
(2)跨相耦合的解決方案
通訊數據在電力線傳輸的過程中，信號在經過某些空氣開關等設備之后會有很大的衰減，信息傳輸不穩定，數字家電的運行穩定性受到嚴重影響。當信號分屬電力線上的A、B、C三相時，往往更是導致3相間的信號無法傳輸。
為了解決以上問題，根據現場具體情況進行以下分類處理。
現場載波模塊之間的連接，按照載波信號是否跨相可分為兩種，即跨相與不跨相；根據載波信號是否跨空氣開關又可分為兩種，即跨空氣開關與不跨空氣開關；故可以實現四種組合方式，即有四種具體硬件實施方案：
(1)同相載波信號不跨空氣開關
此種情況最為簡單，在一般的家庭內，電力線上傳輸的載波信號即使有衰減也不會太大，故直接將有需要聯網的家電接入室內的電力線上即可，無需增加其他耦合設備、器件。
(2)同相載波信號跨空氣開關
當出現此種情況時，可在空氣開關的兩側接入耦合電感、安規電容等設備，從而將傳輸信號直接耦合到空氣開關等器件另一側的電力線上，從而保證了物聯網家電所需的帶寬。
(3)異相載波信號不跨空氣開關
當出現此種情況時，可在異相電力線上接入耦合電感、安規電容等設備，從而將一相上傳輸的載波信號耦合到電力線的另一相上；如果異相電力線間隔稍微遠一些，不適合使用耦合電感或安規電容，也可以在異相電力線的每一相上安裝帶無線模塊的載波模塊，通過無線將發送模塊發送的數據傳輸到接收模塊，接收模塊再將數據信號耦合到電力線上，從而滿足了物聯網家電的帶寬要求。
(4)異相載波信號跨空氣開關
一般空氣開關上接成本較低的耦合電感、安規電容，異相間如果條件允許也接入成本較低的耦合電感、安規電容，只有當必須接入無線載波模塊時，才在電力線上接入無線載波模塊。
4 結束語
本文給出了一種物聯網寬帶PLC家電系統設計實現方案，解決了應用中碰到的同相干擾、跨相耦合、自動組網等方面的問題，從而使寬帶PLC實際的應用于物聯網家電。今后的工作將著重研究更低成本的方案，擴大產品應用范圍。本文引用地址：http://www.104case.com/article/153563.htm
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