智能家居网络及其电力线通信方法
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摘要
随着INTERNET的发展和宽带城域网及数据网的全面建设，家庭数据网络将是下一个数据化目标。因而导致最后一公里甚或最后一公尺的数据传输的瓶颈由于技术的成熟、市场的需求的驱动将被打破。目前有多种技术解决这一问题。利用现有资源的技术有DSL技术、HomePNA技术、电力线通信技术和CABLE MODEM技术。
利用原有电力线路传送数据，以达到对用电设备进行监测、控制的目的，是一件非常有意义的事情。因为这样做可以充分利用现有的无处不在的电力网资源，使系统建设大幅度降低成本，快捷便利，且通达千家万户。本文针对利用电力线传输数据时所遇到的噪声干扰和严重的线路衰减问题，分析如何克服这些干扰、衰减，保证数字信号在电力线准确传输，介绍扩频技术、纠错技术、DSP技术、Lonworks总线技术等在电力线载波系统中的应用。另外，本文还提出了一个电力线载波收发器在软、硬件上的实现模型。
With the development of INTERNET and the rapid construction of wide-band MAN, residential network has become one of the hotspots of research and investment. The limit which caused by low data transmission speed in the last kilometer of transmission line has been overcome by the advancement of corresponding skill and prompt of market requirement. Now there are several available technology we can choose to solve the problem. For example, DSL, HOMEPNA, COMMUNICATION OVER EXSITING AC MAIN WIRING , CABLE MODEM, all technologies mentioned above take advantage of exsiting resource.
It's significative to communicate over existing AC main wiring in order to control and monitor electric appliance. By this way, we can make full use of power line network which spreads all over , cut down the cost of projects greatly and benefit customs.
Aimed at distribution and attenuation encountered when communication over AC power wiring, this thesis tries to get over all the hardness and make sure transmit data correctly. In order to realize the target, spread spectrum, error-correcting, DSP, LonWorks and their appliances over carrier wave on power line are introduced. Besides, a model of power line transceiver is also introduced in the thesis.
利用原有电力线路传送数据，以达到对用电设备进行监测、控制的目的，是一件非常有意义的事情。因为这样做可以充分利用现有的无处不在的电力网资源，使系统建设大幅度降低成本，快捷便利，且通达千家万户。本文针对利用电力线传输数据时所遇到的噪声干扰和严重的线路衰减问题，分析如何克服这些干扰、衰减，保证数字信号在电力线准确传输，介绍扩频技术、纠错技术、DSP技术、Lonworks总线技术等在电力线载波系统中的应用。另外，本文还提出了一个电力线载波收发器在软、硬件上的实现模型。
With the development of INTERNET and the rapid construction of wide-band MAN, residential network has become one of the hotspots of research and investment. The limit which caused by low data transmission speed in the last kilometer of transmission line has been overcome by the advancement of corresponding skill and prompt of market requirement. Now there are several available technology we can choose to solve the problem. For example, DSL, HOMEPNA, COMMUNICATION OVER EXSITING AC MAIN WIRING , CABLE MODEM, all technologies mentioned above take advantage of exsiting resource.
It's significative to communicate over existing AC main wiring in order to control and monitor electric appliance. By this way, we can make full use of power line network which spreads all over , cut down the cost of projects greatly and benefit customs.
Aimed at distribution and attenuation encountered when communication over AC power wiring, this thesis tries to get over all the hardness and make sure transmit data correctly. In order to realize the target, spread spectrum, error-correcting, DSP, LonWorks and their appliances over carrier wave on power line are introduced. Besides, a model of power line transceiver is also introduced in the thesis.
引文
[1] 载波家庭网络控制系统 曾少华等著 第三届 MOTOROLA 杯单片机设计 应用大奖赛论文集
[2] LON网络控制技术及应用 杨育红著 西安电子科技大学出版社
[3] 数据通信原理 毛京丽，常永宇等著 北京邮电大学出版社
[4] 数字信号处理系统及其应用 刘松强著 清华大学出版社
[5] 通信信号处理 张贤达，保铮著 国防工业出版社
[6] DSP芯片的原理与开发应用 张雄伟，曹铁勇著 电子工业出版社
[7] 数字信号微处理器的原理及其开发应用 李刚著 天津大学出版社
[8] TMS320C6000系列DSPS的原理与应用 任丽香，马淑芬等著 电子工业出版社
[9] 数据采集技术 沈兰荪著 中国科学技术大学出版社
[10] 现代通信系统原理 王秉钧，孙学军等著 天津大学出版社
[11] 蓝牙技术 金纯，许光辰等著 电子工业出版社
[12] 通信原理及其应用 王秉钧，窦晋江等著 天津大学出版社
[13] 数字通信差错控制技术 马秀莲，李廷芳等编译 中国铁道出版社
[14] 电力载波智能电表的研制 刘晓彦等 微型机与应用 99．11 P27
[15] TDS-XDS开发系统使用说明书 北京闻亭科技发展有限责任公司
[16] Lonworks网络节点安装的若干方法探讨 尹丽坤等 微型电脑应用 99．12 P14
[17] 基于Lon技术开发FCS的若干问题 章百里等 工业控制计算机 2000．4 P1
[18] 网络房屋离我们究竟有多远 刘叶冰等 自动化博览 2000．5 P5
[19] 基于Lonworks现场总线技术分布式温度监测系统设计 吴坚 电子与自动化 2000．6 P17
[20] 智能化小区集中监控管理系统设计研究 王健桥 微型电脑应用 98．11 P36
[21] 电力线通信发展概述 http://www.c114.net
[22] TMS320F2XX 在有源电力滤波器中的应用 王晓峰 孙建军 伍晓峰 查晓明 http://www.dpj.com.cn
[23] 前向纠错技术及其在现代通信系统中的应用 高炜著
[24] FSK Modem MSM7512B 在电力线通信中的应用 张志荣 曾周末 张宝明 单片机与嵌入式系统应用 2001．12
[25] 我国电力线载波通信的现状与发展 潘莹玉 http://www.c114.net
[26] “电力线上网”能否在宽带接入市场中占据一席之地 曾京文 刘军 http://www.c114.net
[27] 几种自动抄表通讯介质介绍 孙成发译 METERING INTERNATIONAL 1998.1
[28] DSP在电力线载波通信中的应用 姜少杰 大规模集成电路和超大规模集成电路 1997．12
[29] 智能住宅电力线载波通信的研究 孙光伟等 低温建筑技术 2001．2
[30] 电力线扩频载波通信技术及其应用 王赞基等 电力系统自动化 2000．11
[31] 低压电力线载波通信中信号传输特性的研究 张明新等 测控技术 2001．10
[32] 低压电力线载波系统中的抗干扰措施 马宏锋等 兰州高等专科学校学报 2001．3
[33] 电力线载波通用的数字调解器 李志文等 电力系统通信 2000．4
[34] 低压电力线载波中信号传输特性分析 高峰等 电力系统自动化 2000．4
[35] 电力线载波信号高频通道简介 王华斌
[36] 一种室内电力线载波MODEM的实现 王六龄等 云南师范大学学报 1999．4
[37] 基于电力线载波的通信系统的设计与实现 董小波等 微计算机信息 2001．10
[38] 电力线载波通信的现状及发展方向的几点看法 王奎甫等 继电器 2000．8
[39] 扩频技术在电力线载波通信中的应用分析 陈正石 电力系统通信 1998．1
[40] 电力线载波系统频率分配原则的探讨 胡桂兰 电力系统通信 1995．1
[41] A power Line Communication Tutorial Challenges and Technologies Phil Sutterlin and walter Downey
[42] .LonWorks PLT-22 Power Line Transceiver User's Guide(110kHz-140kHz Operation)Echelon Corporation
[43] Echelon's LonWorks Products Fall 2000-Spring 2001 Edition Version A Echelon Corporation
[44] Code Composer Studio~(TM) 1.2 Texas Instrument Corporation
[45] Digital Modulation and Coding Stephen G.Wilson Publishing House of Electronics Industry
[46] Emerging Communications Technologies Uyless Black Prentice-Hall International,Inc
[47] LonTalk Protocol LonWorks Engineering Bulletin Echelon Corporation
[48] Enabling the Connected Home HomePlug Powerline Alliance
[49] PLT-22 Transceiver New Communication Parameters Echelon Corporation
[50] PLT-22 Data Sheet Echelon Corporation
[51] Using the Lonworks PLT-22 Power Line Transceiver in Data Logging with European Utility Applications(70kHz-95kHz Operation)Echelon Corporation
[52] PLT-22 Overview Echelon Corporation
[53] Power Line Communication Applications Study Sutterlin and Walter Downey
[54] A Power Line Data Communication Interface Using Spread Spectrum Technology in Home Automation IEEE Transactions on Power Delivery,vol.11,no.3 July 1996
[55] Application of Automatic Meter Reading System Sok Wa Fong,Wei Ji Chen,Chao Wan Chao,Zhen Sheng Guo
[2] LON网络控制技术及应用 杨育红著 西安电子科技大学出版社
[3] 数据通信原理 毛京丽，常永宇等著 北京邮电大学出版社
[4] 数字信号处理系统及其应用 刘松强著 清华大学出版社
[5] 通信信号处理 张贤达，保铮著 国防工业出版社
[6] DSP芯片的原理与开发应用 张雄伟，曹铁勇著 电子工业出版社
[7] 数字信号微处理器的原理及其开发应用 李刚著 天津大学出版社
[8] TMS320C6000系列DSPS的原理与应用 任丽香，马淑芬等著 电子工业出版社
[9] 数据采集技术 沈兰荪著 中国科学技术大学出版社
[10] 现代通信系统原理 王秉钧，孙学军等著 天津大学出版社
[11] 蓝牙技术 金纯，许光辰等著 电子工业出版社
[12] 通信原理及其应用 王秉钧，窦晋江等著 天津大学出版社
[13] 数字通信差错控制技术 马秀莲，李廷芳等编译 中国铁道出版社
[14] 电力载波智能电表的研制 刘晓彦等 微型机与应用 99．11 P27
[15] TDS-XDS开发系统使用说明书 北京闻亭科技发展有限责任公司
[16] Lonworks网络节点安装的若干方法探讨 尹丽坤等 微型电脑应用 99．12 P14
[17] 基于Lon技术开发FCS的若干问题 章百里等 工业控制计算机 2000．4 P1
[18] 网络房屋离我们究竟有多远 刘叶冰等 自动化博览 2000．5 P5
[19] 基于Lonworks现场总线技术分布式温度监测系统设计 吴坚 电子与自动化 2000．6 P17
[20] 智能化小区集中监控管理系统设计研究 王健桥 微型电脑应用 98．11 P36
[21] 电力线通信发展概述 http://www.c114.net
[22] TMS320F2XX 在有源电力滤波器中的应用 王晓峰 孙建军 伍晓峰 查晓明 http://www.dpj.com.cn
[23] 前向纠错技术及其在现代通信系统中的应用 高炜著
[24] FSK Modem MSM7512B 在电力线通信中的应用 张志荣 曾周末 张宝明 单片机与嵌入式系统应用 2001．12
[25] 我国电力线载波通信的现状与发展 潘莹玉 http://www.c114.net
[26] “电力线上网”能否在宽带接入市场中占据一席之地 曾京文 刘军 http://www.c114.net
[27] 几种自动抄表通讯介质介绍 孙成发译 METERING INTERNATIONAL 1998.1
[28] DSP在电力线载波通信中的应用 姜少杰 大规模集成电路和超大规模集成电路 1997．12
[29] 智能住宅电力线载波通信的研究 孙光伟等 低温建筑技术 2001．2
[30] 电力线扩频载波通信技术及其应用 王赞基等 电力系统自动化 2000．11
[31] 低压电力线载波通信中信号传输特性的研究 张明新等 测控技术 2001．10
[32] 低压电力线载波系统中的抗干扰措施 马宏锋等 兰州高等专科学校学报 2001．3
[33] 电力线载波通用的数字调解器 李志文等 电力系统通信 2000．4
[34] 低压电力线载波中信号传输特性分析 高峰等 电力系统自动化 2000．4
[35] 电力线载波信号高频通道简介 王华斌
[36] 一种室内电力线载波MODEM的实现 王六龄等 云南师范大学学报 1999．4
[37] 基于电力线载波的通信系统的设计与实现 董小波等 微计算机信息 2001．10
[38] 电力线载波通信的现状及发展方向的几点看法 王奎甫等 继电器 2000．8
[39] 扩频技术在电力线载波通信中的应用分析 陈正石 电力系统通信 1998．1
[40] 电力线载波系统频率分配原则的探讨 胡桂兰 电力系统通信 1995．1
[41] A power Line Communication Tutorial Challenges and Technologies Phil Sutterlin and walter Downey
[42] .LonWorks PLT-22 Power Line Transceiver User's Guide(110kHz-140kHz Operation)Echelon Corporation
[43] Echelon's LonWorks Products Fall 2000-Spring 2001 Edition Version A Echelon Corporation
[44] Code Composer Studio~(TM) 1.2 Texas Instrument Corporation
[45] Digital Modulation and Coding Stephen G.Wilson Publishing House of Electronics Industry
[46] Emerging Communications Technologies Uyless Black Prentice-Hall International,Inc
[47] LonTalk Protocol LonWorks Engineering Bulletin Echelon Corporation
[48] Enabling the Connected Home HomePlug Powerline Alliance
[49] PLT-22 Transceiver New Communication Parameters Echelon Corporation
[50] PLT-22 Data Sheet Echelon Corporation
[51] Using the Lonworks PLT-22 Power Line Transceiver in Data Logging with European Utility Applications(70kHz-95kHz Operation)Echelon Corporation
[52] PLT-22 Overview Echelon Corporation
[53] Power Line Communication Applications Study Sutterlin and Walter Downey
[54] A Power Line Data Communication Interface Using Spread Spectrum Technology in Home Automation IEEE Transactions on Power Delivery,vol.11,no.3 July 1996
[55] Application of Automatic Meter Reading System Sok Wa Fong,Wei Ji Chen,Chao Wan Chao,Zhen Sheng Guo