基于电力线扩频载波技术的家庭自动化系统的研究
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摘要
随着网络信息技术的发展，住宅小区智能化、家庭自动化逐渐成为人们生活中不可缺少的一部分。智能小区信息网的建设将解决通讯网最后一个阶段的接入瓶颈问题，并把信息高速公路延伸到小区和家庭，让居民享有安全、便捷、经济和舒适的现代家居生活。
本课题家庭自动化系统方案是，在家庭内部用电力线作为通讯介质，通过基于扩频技术的CEBus网络协议构成家庭内部网，然后通过以太网或电话线远传到社区物业管理中心，社区物业管理中心再集中接入Internet，从而使整个小区构成一个开放的局域网络系统。
本课题对以太网通讯和MODEM通讯进行了编程、调试和实验，并完成了IP协议组的嵌入式实现。重点对电力线的扩频通讯系统做了大量的实验和研究，分析了扩频载波技术在电力线通信系统中的优势和主要问题，并提出了延长电力线传输距离的措施和方法。最后，将三部分通讯方式集成到家庭控制器中，解决了数字社区数据传输的问题，并做了一个演示系统。
以太网是一种非常成熟的技术，在未来的社区信息传输中必将得到广泛应用，而低压电力线作为传输介质还在研究之中，基于扩频通讯的电力载波技术一旦得到应用，将具有很大的经济意义。
With the development of the network and information technology, smart-house community and house automation is becoming an essential part of the daily life of the people. The construction of the intelligent community will solve the last bottle-neck problem of the network, spread the information highway to the community home and bring the safe, advantageous, economical, comfortable life to the residents.
The solution to house automation in the subject is, building a small-scale network with power lines within the home, connected with a remote controlling center in the community manage center through Ethernet or MODEM. In the manage center, the information can be inquired through the Internet. Thus the community will become an opened LAN system.
In the subject, Ethernet communication and MODEM communication will be programmed, debugged and tested and the IP protocol group will be embedded into a single-chip computer system. My work focused on the experiments and research of the communication system through power lines based on the spread spectrum theory and analyzed the advantages and main problems of the system. In the last, I integrated the three communication patterns into the home controller, solved the problem of the data transmission and completed a demonstration system.
Ethernet technology will be used popularly in the control of the home and community, but the communication system through the low-voltage power lines is still in research. It is predictable that the power line network based on the spread spectrum will be of great significance in the future.
本课题家庭自动化系统方案是，在家庭内部用电力线作为通讯介质，通过基于扩频技术的CEBus网络协议构成家庭内部网，然后通过以太网或电话线远传到社区物业管理中心，社区物业管理中心再集中接入Internet，从而使整个小区构成一个开放的局域网络系统。
本课题对以太网通讯和MODEM通讯进行了编程、调试和实验，并完成了IP协议组的嵌入式实现。重点对电力线的扩频通讯系统做了大量的实验和研究，分析了扩频载波技术在电力线通信系统中的优势和主要问题，并提出了延长电力线传输距离的措施和方法。最后，将三部分通讯方式集成到家庭控制器中，解决了数字社区数据传输的问题，并做了一个演示系统。
以太网是一种非常成熟的技术，在未来的社区信息传输中必将得到广泛应用，而低压电力线作为传输介质还在研究之中，基于扩频通讯的电力载波技术一旦得到应用，将具有很大的经济意义。
With the development of the network and information technology, smart-house community and house automation is becoming an essential part of the daily life of the people. The construction of the intelligent community will solve the last bottle-neck problem of the network, spread the information highway to the community home and bring the safe, advantageous, economical, comfortable life to the residents.
The solution to house automation in the subject is, building a small-scale network with power lines within the home, connected with a remote controlling center in the community manage center through Ethernet or MODEM. In the manage center, the information can be inquired through the Internet. Thus the community will become an opened LAN system.
In the subject, Ethernet communication and MODEM communication will be programmed, debugged and tested and the IP protocol group will be embedded into a single-chip computer system. My work focused on the experiments and research of the communication system through power lines based on the spread spectrum theory and analyzed the advantages and main problems of the system. In the last, I integrated the three communication patterns into the home controller, solved the problem of the data transmission and completed a demonstration system.
Ethernet technology will be used popularly in the control of the home and community, but the communication system through the low-voltage power lines is still in research. It is predictable that the power line network based on the spread spectrum will be of great significance in the future.
引文
1 曾金穗．家庭网络，新世纪最主要的网络基础建设．智能建筑论文集．建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会，2000．11
2 胡裕华．智能大厦的物业管理．智能建筑论文集．建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会，2000．11
3 Stephen G.Wilson.DIGITAL MODULATION AND CODING.电子工业出版社，1998. 10
4 毛京丽，张丽，李文海．现代通信网．北京邮电出版社，1999．7
5 张贤达，保铮．通信信号处理．国防工业出版社，2000．12
6 姜平．物业管理与智能建筑．智能建筑论文集．建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会，2000．11
7 Darren L.Spohn.Data Network Design．人民邮电出版社，2000.9
8 William Stallings. DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS．清华大学出版社，1998.6
9 朱近康．扩展频谱通讯及其应用．中国科学技术大学出版社，1991．6
10 周明天，汪文勇．TCP／IP网络原理与技术．清华大学出版社，1992．6
11 Douglas E.Comer,David 1. Stevens.Internetworking with TCP/IP Vol Ⅱ:design, implemention and internals．清华大学出版社，1999.8
12 Gilbent Held．以太网．人民邮电出版社，1999.8
13 深圳网通软件有限公司．MODEM应用技术．电子工业出版社，1995．6
14 李振安．基于TCP／IP协议的压力数据采集系统的实现．测控技术，2001年第20卷第6期
15 陈亮，陈启军，陈辉堂．智能小区和家庭自动化系统的通讯实现．测控技术，2001年第20卷第8期
16 黄军高，李晓明，程海花．电能量远程采集与分析系统的通讯机制．电力系统通讯，2001年第22卷第11期
17 白木，周洁．扩频通信的原理，工作方式，特点和应用．电力系统通讯，2002年第23卷第4期
18 羿岚，田远富．loKV扩频数字传输系统的研制．电力通讯系统，2001年第22卷第9期
19 李林．电力线载波通信的现状特点和发展．电力系统通讯，1998年第2期
20 星光．现场总线发展动向．电子与自动化，1998年第5期
21 腾明．电力线数字通讯．通讯世界，1998年第1期
22 陈坚，孙志月．MODEM通讯编程技术．西安电子科技大学出版社，1999．7
23 Vijay K.Garg．第三代移动通信系统原理与工程设计．电子工业出版社，2001．4
24 骆丽，李哲英．嵌入式系统中IP协议专用ASIC器件电路设计．单片机与嵌入式系统应用，2001年第9期
25 万静华，丁亚军．以太网控制器的嵌入式设备网络互连．单片机与嵌入式系统应用，2001年第12期
26 黎辉，王涛．家庭网络与住宅智能化-电力总线网络IHC2000A系统的应用．智能建筑，2000年第6期
27 何嘉斌，陈适，何方．嵌入式Internet技术应用．单片机与嵌入式系统应用，2002年第3期
28 彭玲．住宅小区智能化系统构成．智能建筑，2000年第6期
29 曹光祖．构建智能建筑系统的思考．第四届工业仪表与自动化学术会议论文集．2001年9月
30 陈卫安．一种采用电力线MODEM LM1893实现的自动抄表系统．电子技术应用，1998年第4期
31 腾明，孟祥霖．电力线局域网．通讯世界，1998年第4期
32 周亚联．电力线载波通讯技术问答．水利电力出版社，1994
33 谢飞，熊立翔，扬士中．低压电力网载波通讯信号衰减特性的研究．电子技术应用，1998年第1期
34 李卓青．对电力线载波通讯设备今后发展的设想．电力系统通讯，1998年第1期
35 程恭，刘志刚．基于电力线和射频通信的扩频载波技术．电子产品世界，1999
36 赵瑞霖，卢冉．电力线(PL)通信与扩频载波电路．电子产品世界，1998
37 杨永琪．基于以太网的住宅小区智能化技术及实现．智能建筑，2000年第6期
38 张劲，江月山．中国智能化住宅建设的发展与未来．智能建筑，2000年第6期
39 阳宪惠．现场总线技术及其应用．清华大学出版社，1999，6
40 綦希林．现场总线技术论坛．微计算机信息，1998年第14卷第5期
41 EIA-600.10 Introduction to the CEBUS Standard
42 EIA-600.31 PL Physical Layer & Medium Specification
43 EIA-600. 37 Symbol Encoding Sublayer
44 EIA-600. 38 Power Line/RF Symbol Encoding Sublayer
45 EIA-600.41 Description of the Data Link Layer
46 EIA-600.42 Node Medium Access Control Sublayer
47 EIA-600.43 Node Logical Link Control Sublayer
48 EIA-600.45 Node Network Layer Specification
49 EIA-600.81 Common Application Language(CAL) Specificaiton
50 Intellon SSC P300 PL Network Interface Controller Reference
51 Intellon SSC P111 PL Media Interface IC Technical Data Sheet
2 胡裕华．智能大厦的物业管理．智能建筑论文集．建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会，2000．11
3 Stephen G.Wilson.DIGITAL MODULATION AND CODING.电子工业出版社，1998. 10
4 毛京丽，张丽，李文海．现代通信网．北京邮电出版社，1999．7
5 张贤达，保铮．通信信号处理．国防工业出版社，2000．12
6 姜平．物业管理与智能建筑．智能建筑论文集．建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会，2000．11
7 Darren L.Spohn.Data Network Design．人民邮电出版社，2000.9
8 William Stallings. DATA AND COMPUTER COMMUNICATIONS．清华大学出版社，1998.6
9 朱近康．扩展频谱通讯及其应用．中国科学技术大学出版社，1991．6
10 周明天，汪文勇．TCP／IP网络原理与技术．清华大学出版社，1992．6
11 Douglas E.Comer,David 1. Stevens.Internetworking with TCP/IP Vol Ⅱ:design, implemention and internals．清华大学出版社，1999.8
12 Gilbent Held．以太网．人民邮电出版社，1999.8
13 深圳网通软件有限公司．MODEM应用技术．电子工业出版社，1995．6
14 李振安．基于TCP／IP协议的压力数据采集系统的实现．测控技术，2001年第20卷第6期
15 陈亮，陈启军，陈辉堂．智能小区和家庭自动化系统的通讯实现．测控技术，2001年第20卷第8期
16 黄军高，李晓明，程海花．电能量远程采集与分析系统的通讯机制．电力系统通讯，2001年第22卷第11期
17 白木，周洁．扩频通信的原理，工作方式，特点和应用．电力系统通讯，2002年第23卷第4期
18 羿岚，田远富．loKV扩频数字传输系统的研制．电力通讯系统，2001年第22卷第9期
19 李林．电力线载波通信的现状特点和发展．电力系统通讯，1998年第2期
20 星光．现场总线发展动向．电子与自动化，1998年第5期
21 腾明．电力线数字通讯．通讯世界，1998年第1期
22 陈坚，孙志月．MODEM通讯编程技术．西安电子科技大学出版社，1999．7
23 Vijay K.Garg．第三代移动通信系统原理与工程设计．电子工业出版社，2001．4
24 骆丽，李哲英．嵌入式系统中IP协议专用ASIC器件电路设计．单片机与嵌入式系统应用，2001年第9期
25 万静华，丁亚军．以太网控制器的嵌入式设备网络互连．单片机与嵌入式系统应用，2001年第12期
26 黎辉，王涛．家庭网络与住宅智能化-电力总线网络IHC2000A系统的应用．智能建筑，2000年第6期
27 何嘉斌，陈适，何方．嵌入式Internet技术应用．单片机与嵌入式系统应用，2002年第3期
28 彭玲．住宅小区智能化系统构成．智能建筑，2000年第6期
29 曹光祖．构建智能建筑系统的思考．第四届工业仪表与自动化学术会议论文集．2001年9月
30 陈卫安．一种采用电力线MODEM LM1893实现的自动抄表系统．电子技术应用，1998年第4期
31 腾明，孟祥霖．电力线局域网．通讯世界，1998年第4期
32 周亚联．电力线载波通讯技术问答．水利电力出版社，1994
33 谢飞，熊立翔，扬士中．低压电力网载波通讯信号衰减特性的研究．电子技术应用，1998年第1期
34 李卓青．对电力线载波通讯设备今后发展的设想．电力系统通讯，1998年第1期
35 程恭，刘志刚．基于电力线和射频通信的扩频载波技术．电子产品世界，1999
36 赵瑞霖，卢冉．电力线(PL)通信与扩频载波电路．电子产品世界，1998
37 杨永琪．基于以太网的住宅小区智能化技术及实现．智能建筑，2000年第6期
38 张劲，江月山．中国智能化住宅建设的发展与未来．智能建筑，2000年第6期
39 阳宪惠．现场总线技术及其应用．清华大学出版社，1999，6
40 綦希林．现场总线技术论坛．微计算机信息，1998年第14卷第5期
41 EIA-600.10 Introduction to the CEBUS Standard
42 EIA-600.31 PL Physical Layer & Medium Specification
43 EIA-600. 37 Symbol Encoding Sublayer
44 EIA-600. 38 Power Line/RF Symbol Encoding Sublayer
45 EIA-600.41 Description of the Data Link Layer
46 EIA-600.42 Node Medium Access Control Sublayer
47 EIA-600.43 Node Logical Link Control Sublayer
48 EIA-600.45 Node Network Layer Specification
49 EIA-600.81 Common Application Language(CAL) Specificaiton
50 Intellon SSC P300 PL Network Interface Controller Reference
51 Intellon SSC P111 PL Media Interface IC Technical Data Sheet