电力载波 基础知识

liu116feng

1) BPSK+丰富协议: Echelon，瑞斯康等
2）扩频：福星晓程，上海弥亚微等
3）FSK:东软等
4）窄带OFDM:力合微，美信，西班牙ADD等
5）宽带OFDM:DS2，Intellon等  

三、电力线通信需要强大载波芯片

　　电力线是给用电设备传送电能，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制：

　　首先，配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。其次，三相电力线间有很大信号损失(10dB-30dB)，一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。第三，不同信号耦合方式使电力载波信号的损失不同，耦合方式有线-地耦合，线-中线耦合。线-地耦合方式与线-中线耦合方式相比，电力载波信号少损失十几分贝，但线-地耦合方式不是所有地区的电力系统都适用。第四，电力线自身的脉冲干扰，加大了应用难度。第五，电力线对载波信号有高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实践中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里以外，但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。因此，需要进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求，但提高载波信号功率会增加产品的成本和体积，而且，单一提高载波信号功率往往并不是最有效的方法。第六，电力线上有高噪声。电力线上接有各种各样的用电设备，阻性的、感性的、容性的；有大功率的、小功率的。各种用电设备经常频繁开闭，就会给电力线上带来各种噪声干扰，而且幅度比较大。用耦合电感从电力线上耦合下来的噪声一般就在10mV以上，而一般传输的数据信号会削减到1mV，如不采用电力线专用modem芯片来解调数据信号，通信距离会相当短。第七，电力线可使数据信号变形。电力线是一个分布参数的网络，不同点对数据信号影响不一样，同时电力线是时刻动态变化的，不同时间对数据信号影响也不一样，这就使发出的规则数据信号，经过电力线后，发生严重变形，必须加以特殊处理。

　　电力线造成传输信号的高削减和高变形，使电力线成为一个不太理想的通信媒介，但由于现代通信技术的发展，使电力线载波通信成为可能，其中数据信号的信噪比决定传输距离的远近。电力线载波通信的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。

　　四、国内现有电力载波通信芯片技术特点

　　中国的电*性、电网结构及居民住宅分布状况使电力线载波通信在应用方面与国外有一些不同之处。近年来，不少国内公司也推出了自己的电力线载波通信芯片，取得了一些可喜的突破。现有的电力波通信芯片的技术特点可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI标准、芯片技术等方面进行探讨。国内载波通信芯片参数见表2。

国内载波通信芯片参数表

(原文件名:未命名.jpg)


　　1、调制方式与传输速率

　　目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有：直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM等。此外，跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。

　　国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中东软为FSK，15 位直序列扩频通信；福星晓程DPSK 63 位直序扩频；弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输；鼎信为二进制连续相位移频FSK，过零同步、分时传输。

　　上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。目前这四家中，传输速率分别为弥亚微，同时提供200、400、800、1600bps四种可变速率；东软：330bps；福星晓程：250/500bps；鼎信：100bps。按照现阶段现场实际应用状况来看100至500bps速水平仅能用于普通抄表功能，如果涉及到远程控制（断送电）和管理功能则需要提供更高速率保证。

　　2、通信频率

　　关于通信频率，在美国由联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；在欧洲由欧洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显着的贡献，目前全球AMR系统均采用该频段标准。

　　国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为2家，分别是福星晓程120KHz和弥亚微57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三种可选。

　　3、通信功率及EMI指标

　　国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减，均采取加大通信传输功率等做法。在实际产品化的过程中，基本上做到3W至5W，有的电表厂甚至做到了8W，这种做法是绝对不可取的。首先，这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损，造成大量的能源浪费，这也有悖于国网公司上集抄系统的初衷；其次，如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境，我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者，现在却也能成为最大的制造者。

　　就目前研究了解的情况，国内只有弥亚微的载波芯片Mi200E采取低功耗设计。其发送信号时的功率仅为0.4W，在保证可靠的通信性能的同时该芯片EMI等相关指标满足欧洲标准。

　　4、芯片技术

　　严格意义上讲，国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业，像东软和鼎信均是采用MOTROLA的MC3361＋单片机通过软件完成物理层、MAC层、网络层的模式。其优点是降低了研发难度，但该模式会导致其核心技术（相关软件）容易泄密或被解密，安全性值得探讨。福星晓程和弥亚微均是完全自主开发的载波通信芯片产品。

　　五、促进电力线载波芯片的发展

　　目前比较认同的芯片方案是：采用BPSK调制解调技术、多阶的模拟和数字滤波、AGC自动控制、DSP算法*噪音强度。但国际远传电表市场的发展，也对国内相关产业提出更高要求。针对远传电表市场，我个人认为电力线载波通信芯片要做到以下几点：

　　1、稳定可靠性不高

　　电力线通信(PLC)在欧美等地区集抄方案(AMR)中的应用已有几十年的历史，使用效果非常好。尽管国内对电力线通信关注度非常高，但在中国本地还没有取得明显的成绩。其中最大的障碍之一是其通信的稳定可靠性，这是所有基于载波抄表方案必须解决的一个迫切问题，而且在解决这个问题时，不能提高解决方案成本。

　　2、解决通信距离问题

　　在线路负荷较重的情况下，通信距离能达到300米到500米，也就是说加一两级中继，在同一配电变压器下解决通信距离问题。

　　3、把电力线载波通信芯片集成到电表中

　　电力线载波通信芯片集成到远传电表中，传统的抄表系统用集中器采集电表脉冲，再转换成电表读数，造成了自动抄表系统读数与电表实际读数不一致，在缴费时，用户会有疑问，使目前自动抄表系统未能发挥应有作用。随着电子电表的普及，把电力线载波通信芯片集成到电表中，就可从根本上解决上述问题。目前，有不少公司在研发全电子电表的单芯片解决方案，这是国内外一大趋势。


摘自：http://www.dzsc.com/data/html/2011-1-17/88347.html



另外：http://www.risecomm.com.cn/sread.asp?cid=4 瑞斯康网站信息：

问：扩频技术与窄带技术哪一种更好？

答：如果有充足的频率资源或信道带宽，并且信道环境良好（即没有过度的干扰），则扩频技术能充分利用整个信道带宽来换取高速率的数据传输或以低速率实现远距离通信。而窄带技术是一种“无私”的技术，它将信号能量集中在某频点附近，只占用极少的信道资源实现通信，而不会影响其他频点的通信。当通信媒介或环境良好，并且有充足的频率带宽，则扩频技术应该比窄带技术性能好。然而，如果通信环境恶劣或频率带宽受限，则扩频技术的性能表现将不如窄带技术。理论上，对于任何信道情况，扩频技术与多频点的窄带技术都有着同样的通信性能。


1.6         问：为什么瑞斯康微电子采用窄带电力线载波通信技术？

答：瑞斯康微电子的核心技术人员在无线通信、通信技术研究和芯片设计等领域有着十多年的实践经验，深知扩频技术在无线信道中的特点与优势。在充分研究了电力线信道的特性后，瑞斯康观察到扩频技术在电力线上不仅并不具有优势，而且将导致频率利用率的急剧降低。实践证明，采用瑞斯康窄带技术，在电力线上以5.5Kbits/s的速率传输，与采用扩频技术以0.5KBits/s的速率传输所表现出的通信性能不相上下；同时，瑞斯康窄带技术占用的带宽还不到扩频技术所占带宽的1/4。我们采用窄带技术的另一个重要原因在于窄带技术的可扩展性，能以多频点技术实现大系统或多系统协同运行。

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我的困惑是：窄带、扩频、宽带 的概念区别？ 由 问：扩频技术与窄带技术哪一种更好？我以为这窄带是相对扩频而言，但在东软等公司看到他们的是扩频技术但是又是窄带，有些公司是宽带。百度告诉我窄带和宽带的区分是网络的数据传输速率达到64Kbps，而64Kbps以下的就叫窄带，区别只在于传输数率！总感觉此窄带非与扩频技术相对应的窄带技术！

chinaye1

总感觉此窄带非与扩频技术相对应的窄带技术！


他是指占用的频段窄吧？？


仅知道有那几个术语了

mengzhihu2

百度告诉你的那个不是电信的宽带区分，跟这里的不同，这里的是指通信频带的宽窄

ndust

jh

lusson

呃。我现在就在其中一家公司

liu116feng

回复【5楼】lusson
呃。我现在就在其中一家公司
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江西的老乡啊。。。。莫非是在深圳瑞斯康？

lusson

回复【6楼】liu116feng  

回复【5楼】lusson
呃。我现在就在其中一家公司
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江西的老乡啊。。。。莫非是在深圳瑞斯康？
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不是。是力合微

liu116feng

回复【3楼】mengzhihu2
百度告诉你的那个不是电信的宽带区分，跟这里的不同，这里的是指通信频带的宽窄
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回复【2楼】chinaye1
总感觉此窄带非与扩频技术相对应的窄带技术！
他是指占用的频段窄吧？？  
仅知道有那几个术语了
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  今天起来看了下，应该说的扩频技术和窄带技术正如各位回答的那样是指的通信频带，衡量的单位是频率。我这有份网上下的文档，是关于各电力载波公司的，有个类型分类，分为窄带载波和宽带载波，这个指的应该就是带宽即以数据传输速率区分，衡量单位是bps。

liu116feng

回复【1楼】bbs2009
我的困惑是：窄带、扩频、宽带 的概念区别？
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电线适配器是宽带的吧。
    如 tp-pa201 ，同一电表范围内 利用电源线组网， 在300m 距离内200m的传输速率。
用过一对，挺好。
   网上称 福建电力科学研究院 ， 亿力电通，亿力方拓 在国内宽带电力线通信方面 好像比较牛。  
不知是否有真正意义上的自主知识产权， 和国产的核心芯片。   
     

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这些个公司还真没了解过。。。

LM1876

回复【7楼】lusson  
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你那有没有什么模块介绍?用于小区和学校的电表数据采集,数据量不大.

liu116feng

回复【7楼】lusson
回复【6楼】liu116feng   
回复【5楼】lusson  
呃。我现在就在其中一家公司
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江西的老乡啊。。。。莫非是在深圳瑞斯康？
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不是。是力合微
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---深圳力合创业投资有限公司

（原名深圳清华力合创业投资有限公司）成立于1999年8月,是由深圳清华大学研究院全资控股的高科技创业投资企业，现注_册资本为人民币3亿元,资产管理规模近10亿元。公司资本实力雄厚、投资经验丰富、运营机制灵活，已投资项目包括电子信息、新材料、医药、电子、光机电一体化、高科技孵化器等领域的近50多家公司。
    公司作为一家具有高科技孵化器特色的创新投资企业，依托清华大学的技术和人才优势，充分利用深圳市发展高新技术产业的优惠政策，致力探索一种创新的商业投资模式。
  
主要投资项目

1.孵化器

珠海清华科技园创业投资有限公司
深圳清华信息港发展有限公司
佛山市南海国凯数字媒体园发展有限公司
深圳创新科技园创业投资有限公司

2.上市公司

力合股份有限公司
上海飞乐音响股份有限公司

3.高科技公司

深圳华冠电子有限公司
深圳清华力合传感科技有限公司
深圳市力合微电子有限公司
深圳市力合医疗器械有限公司
深圳市集成电路创业发展有限公司
深圳市汇思科电子有限公司
深圳市和而泰电子科技有限公司
深圳市清园纳米材料开发有限公司
珠海市南光咨讯有限公司
深圳达实智能股份有限公司
江西博雅生物制药股份有限公司
清华创新信息系统有限公司
深圳市深讯信息科技发展股份有限公司
泰豪信息技术股份有限公司
深圳市清华天安信息技术有限公司
北京清华力合电子技术有限公司  
深圳市清华斯维尔软件科技有限公司
深圳力合亿品无线系统应用有限公司
深圳市力合材料有限公司


(原文件名:%3ZL[2(46TY9JDE)G(HSUX7.jpg)


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好强大的说！ 老乡有钱途啊。

liu116feng

回复【10楼】LM1876 沉默的羔羊
回复【7楼】lusson   
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你那有没有什么模块介绍?用于小区和学校的电表数据采集,数据量不大.
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查了下 LM1876  唉。。。NS公司抢了国内好多生意，国内这些个小芯片公司生存真艰难。

lusson

回复【10楼】LM1876  沉默的羔羊
回复【7楼】lusson  
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你那有没有什么模块介绍?用于小区和学校的电表数据采集,数据量不大.
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现在主要有三款芯片 LME2210 LME2210B LME2980
LME2210是4载波正交调制的，
LME2210B是可工作在LME2210模式或者兼容鼎信的，兼容鼎信是因为吉林要求的物理层互联互通，为了进入吉林而做的一款芯片
LME2980是OFDM技术，速度和性能比前面的要好。
现在主推是LME2980模块，目前主要是提供给表厂国网招标和南网招标用

我只是做应用，所以不算很有技术含量的。

liu116feng

(原文件名:未命名.jpg)


这帖子是想来讨论下 窄带载波和宽带载波 的优劣势的。网上查了很多资料，各说各的好，感觉是各个公司的人在网上比文采，都没个理论依据的狂下定论。

zhengjf

make

parfois

mark一下，很想自己做一个简单的电力通信模块。

just_begin

mark

ansai0089

标记下

lijinlong9933

回复【7楼】lusson  
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您好！我们公司在使用你们的LME2980能否给我一份LME2980的技术手册，谢谢！
      方便联系请加我QQ：669447460
        email：669447460@qq.com
                                   谢谢！

zzx1415

mark

JACK-ZHOU

mark。。。

犯戒和尚

mark。。

robberpk

我在做OFDM的

Xplain

mark,

tlsmf

学习               

adjsnok

我有很多瑞斯康的模块 5元一个 量大的话可以便宜

里面是赞新赞新的
有3800多个

mdj-fish

里面是赞新赞新的
有3800多个,,,,,,厉害

BOBOD3610

智能电能表上用的模块， 这东西都是电能表国家标准的产物。

huangqi412

没说中国用的哪个标准 欧洲？

abbott

huangqi412 发表于 2015-4-6 22:48
没说中国用的哪个标准 欧洲？

哈标所正在制定标准

peiyan

正在考虑新的产品是否采用电力通信，收藏先。

liangwenfeng26

买过电力猫，感觉有发展前途，可以降低成本的话，是智能家居发展的方向

javabean

liangwenfeng26 发表于 2015-4-7 17:58
买过电力猫，感觉有发展前途，可以降低成本的话，是智能家居发展的方向

中国的电网污染太厉害，电力猫意义不大