分析电力线通信的网络系统范文

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1系统结构与设计方案

1.1信息家电网络系统的体系结构

电力线信息家电网络系统是以家庭电力线作为传输介质的局域网，就网络本身而言，它符合通用的4层网络体系结构．根据目前家庭网络所承担的主要业务，从网络分层的角度可以将信息家电网络系统分为3层．

(1)物理介质层(Media)是信息家电网络的物理层，以电力线为传输介质，以扩频载波技术(SpreadSpectrumCarrier，SSC)为信号传输基础．

(2)底层协议层(Protocol)对应于OSI参考模型的数据链路层和网络层．数据通信采用带有避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA/CA)机制来确保数据包按照最快的路径正确收发．网络控制层从底层接收数据，并为信息家电协议提供接口．

(3)应用程序接口层(API)是信息家电网络的应用层，担负着实现信息家电网络内部管理以及与外部互联网络信息交互的重任．具体包含的功能有数据格式转化，信息家电功能状态解析，信息家电服务控制管理等．

1.2协议规范

电力线信息家电网络是按层的方式来组织的，每一层都建立在其下层之上，这种协议分层设计的方式也符合当前软件设计结构化和面向对象的思想．

(1)介质访问协议在信息家电网络中，由于在一条电力线上接入了多个信息家电设备，而每个设备之间是平等的，没有专门的控制中心来负责对通信信道的访问，对时隙也不进行预先分配，因此需要采用预约信道的方式，即采用带有避免冲突的载波侦听多路访问机制来避免数据包出错．由于每个设备遇到冲突后随机等待的时间不同，因此可以大大减少数据冲突的机会，但这种等待时间的随机性，也造成了延时时间的不可预测，从而影响到信息家电的使用效率．

(2)通信协议基于电力线的优势，信息家电可以根据不同的需要和功能使用不同的标准和协议，如X-10，CEBus，LonWorks等．X-10接口技术是一种以电力线作为信号传输介质，为家庭用户提供家用电器的远程控制、家庭安全控制等方面应用的通信协议．CEBus是一种针对现代智能家庭电子产品的开放性协议(KIA-600协议)．CEBus物理层中使用最广泛的传输介质就是电力线，电力线载波信号在其上进行传输时数据传输速率可达10GB/s，完全可以满足信息家电的高速通信需求．LonWorks技术的LonTalk通讯协议提供了OSI参考模型中定义的全部7层服务，便于将家用电器、电表、灯光控制设备等互相连接并与互联网络集成，主要适用于信息家电网络中的安全控制设备．物理层使用电力线通信技术时通信速度可达5．4kB/s．

(3)网络协议UPnP(universalplugandplay)协议使用开放的标准协议和通用的网络媒体，不仅适用于电源线网络，而且其设备架构更适合于信息家电网络中的设备识别和访问控制．由于它是一种即插即用协议，因此便于信息家电的自动发现与连接、自动控制以及网络互连．

1.3信息家电网络系统的硬件设计方案

基于电力线通信的信息家电网络系统硬件架构．其硬件平台实现的基础是在信息家电和其他智能家用设备内部嵌入PLC芯片，作为接入互联网络的接口．许多新型家电设备内部都置有微控制器，将PLC芯片通过标准的输入输出接口与各种微控制器相接，就可以实现信息家电网络内部设备之间的通信以及与外部网络的连接．信息家电、监控设备、计算机等家庭设备若想共享互联网资源，还必须在电力线上连接一个PLC路由器作为选通设备．若将PDA等移动设备作为无线接入点，与挂在电力线上的各种设备进行通信时，只需要将无线网络基站作为内置PLC芯片的信息家电即可．除了完成信息家电网络内部的通信外，各住宅网络还可以通过电力线MODEM连接到互联网上．PLC网关一方面负责获取住宅内信息家电的状态信息，另一方面负责传送远程控制系统的命令，同时将家电的响应信息反馈给远程控制系统．

2结语

电力线通信利用现有的电力传输网络和现代信息处理技术可以实现多媒体通信，是最适合用作信息家电联网的技术之一．每个房间的电源插座都可作为网络接入点，这使得信息家电设备可以很方便地接入到家庭信息化网络中，从而实现家电之间的通信、与互联网的连接，以及远程的管理和控制等功能．目前我国用于家庭联网的电力线通信设备中所采用的均是国外的专用集成电路芯片．因此，应抓紧研究开发先进的高速载波通信芯片，以适应信息家电的高速通信需求以及实现通信网络的规模化．

作者：孟逢逢单位：上海电力学院电子与信息工程学院