計(jì)算機(jī)網(wǎng)PLC組網(wǎng)方案及應(yīng)用◆王冰玉張秋霞楊富強(qiáng)(河南永城職業(yè)學(xué)院)【摘要】在分析電力線通信網(wǎng)絡(luò)(PLC-NET的特點(diǎn)和應(yīng)用優(yōu)勢的基電力線。受控單元對接收到的信號進(jìn)行選頻、地址判別和解調(diào)后礎(chǔ)上,提出PC- HLAN, PLC-VN和PLC-AN等3種組網(wǎng)方案;送入智能家電接口的控制寄存器以實(shí)現(xiàn)對各種動(dòng)作的監(jiān)控。在描述PLC-HAN的家電控制等服務(wù)的同時(shí),給出了總線式家庭為了保證該P(yáng)LC-HLAN總線結(jié)構(gòu)安全可靠,一方面硬件設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成,分析了網(wǎng)絡(luò)的MAC子層的CSMA/CD及應(yīng)用上,每件支持PLC-HLAN的家電需要包含一個(gè)可編程電路模塊,寫層的CAL協(xié)議的應(yīng)用;在多種PLC-VPN的應(yīng)用中,以自動(dòng)抄表入該電器的識別信息,電器連接電源線后主控單元檢測其識別信系統(tǒng)為例,給出了其組網(wǎng)的具體實(shí)現(xiàn),包括網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)、集中息確認(rèn)電器種類及工作模式后,動(dòng)態(tài)地分配地址給該電器并將其和路由器的結(jié)構(gòu);在PLC-NET與電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)的業(yè)務(wù)融合寫人該電器的可編程電路模塊。電器與電源線斷開連接時(shí)主控單中,給出了PLC-AN的結(jié)構(gòu)以及三網(wǎng)融合的接入方式,其中包括傳元回收地址資源,實(shí)現(xiàn)電器在PLC-HLAN上的即插即用。另一方輸技術(shù)質(zhì)量保證體系和相應(yīng)的應(yīng)用協(xié)議等。面在整個(gè)PLC-HLAN與室外電力線的連接處設(shè)立一個(gè)防火墻,以【關(guān)鍵詞】PLC組網(wǎng)方案確保家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)的私有性和控制信號的獨(dú)立性。(二)MAC層協(xié)議的選擇當(dāng)家庭網(wǎng)絡(luò)中多于1組主機(jī)與家電之間同時(shí)進(jìn)行通信或當(dāng)多在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)多元化發(fā)展的進(jìn)程中電力線通信(PIC電力線通種模式的通信同時(shí)進(jìn)行時(shí)如何分配共享的介質(zhì)資源對網(wǎng)絡(luò)的響信網(wǎng)絡(luò)( LC-NET)作為網(wǎng)絡(luò)的一支新秀以其覆蓋范圍廣、一線雙應(yīng)時(shí)間、吞吐量和效率將起十分重要的影響用、即插即用、少量投資等獨(dú)有的魅力躋身于群網(wǎng)之中。通觀PLC-由于家電控制服務(wù)負(fù)載較低而且具有可變性和突發(fā)性,綜合NET自身的性能特點(diǎn),具體體現(xiàn)在家庭內(nèi)部管理的局域網(wǎng)PLC-考慮實(shí)現(xiàn)費(fèi)用、性能、屬性并結(jié)合家庭網(wǎng)絡(luò)需要競爭式動(dòng)態(tài)分配協(xié)HLAN、以家庭某種家電(例如電表)為網(wǎng)絡(luò)單元所組成的虛擬專網(wǎng)議更適合 PLC-NET。IEEE8023建議的載波檢測多址/沖突檢測PLC-VPN,以及滿足共享 Internet資源、提供多種生活服務(wù)的接入( CSMA/CD)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議即采用競爭式適用于總線型結(jié)構(gòu),其載波檢網(wǎng)PLC-AN。就其與各家各戶的生活息息相關(guān)而言勢必引起人們的密切關(guān)注。本文將對這3種網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、功能特點(diǎn)、調(diào)用協(xié)測多址接入特性使每個(gè)站都能在發(fā)送數(shù)據(jù)前,監(jiān)聽信道上的其他站是否在發(fā)送數(shù)據(jù),如此閑時(shí)網(wǎng)絡(luò)上無數(shù)據(jù)傳送,減少輻射干擾短時(shí)議、服務(wù)內(nèi)容等方面進(jìn)行描述。間內(nèi)可加大功率發(fā)送,延長通信距離但總的指標(biāo)仍能滿足電磁兼PLC-HLAN容性要求。PLC-HLAN是指以個(gè)人電腦(主控單元)各類家電及室內(nèi)電力二、PLC-VPN線(作為通信媒質(zhì))組成的家庭內(nèi)部的局域網(wǎng)可方便地實(shí)現(xiàn)對內(nèi)部PLC-VPN通過公共電力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分散的家庭內(nèi)部共有社會(huì)業(yè)家電的控制。PLC-HLAN真正體現(xiàn)了“信息家電”的內(nèi)涵,是一個(gè)私有的、專用的、不需重新布線的智能家庭網(wǎng)絡(luò)。PC-HLAN上的家務(wù)的站點(diǎn)之間的互聯(lián),形成物業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)及安全防范網(wǎng)絡(luò),這些站點(diǎn)的集合就是一個(gè)ⅤPN。圖2為用于自動(dòng)抄表系統(tǒng)的示意圖電控制服務(wù)主要是在電力線上發(fā)送一些簡單的控制命令,因此,對個(gè)公共電力網(wǎng)能同時(shí)支撐多個(gè)這樣的VPN,這些ⅤPN之間傳輸速率要求不高,一般為7.5 kbit/s,即可滿足要求。PLC-HLAN對數(shù)據(jù)的可靠性要求很高,所以針對PLC信道的噪聲干擾強(qiáng)、信號高壓側(cè)220V低壓側(cè)220V低壓衰減大等問題,建議使用相應(yīng)的調(diào)制技術(shù)加以克服。變壓器(一)PLC-HLAN的結(jié)構(gòu)PIC-HLAN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。PC-HLAN包含主控單11電表電表元和受控單元。主控單元以微處理器為核心,發(fā)出的控制信號經(jīng)VPNModem模塊加以編碼、調(diào)制、濾波和放大處理后,由耦合電路送入220V低壓線1:煙霧警器合電圖}國合電那1VPN警器[耦合電路i LPLC Modem[選頻電路[選頻電路圖2 PLC-VPN示意圖地址ii DPEC Modem i: [PLC Modem]1執(zhí)行不能相互通信的,由此保證其專用性,可以通過設(shè)置統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)與地址判別微處理器執(zhí)行電路1她址判別公共電力網(wǎng)相連性和安全性。下面以抄表系統(tǒng)為例分析其性能要求中國煤化工:廢控電受控電路自動(dòng)抄表CNMHG5個(gè)主要部分組成:主控單元1L受控單元1受控單元2用戶電能表數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)集中器路由器 Modem,遠(yuǎn)程PC機(jī)。系統(tǒng)以圖1 PLC-HLAN的結(jié)構(gòu)供電局的計(jì)算機(jī)抄表中心為主站,以電力變壓器10kV220V供電167計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)小區(qū)為相對獨(dú)立的子系統(tǒng)。在這些子系統(tǒng)中集中器又相當(dāng)在變壓器低壓側(cè)。路由器外側(cè)接口與電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)連接路由于主站,數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)為從數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)提供了用戶設(shè)備與電力線的通道,器根據(jù)上行PIC數(shù)據(jù)包的標(biāo)識信息辨別目的網(wǎng)絡(luò)。路由器內(nèi)側(cè)接而且節(jié)點(diǎn)本身還有一定的數(shù)據(jù)處理功能。集中器用于處理變壓器口經(jīng)耦合適配器與低壓電力網(wǎng)相連。路由器與小區(qū)內(nèi)各家庭構(gòu)成側(cè)的所有的電能表數(shù)據(jù),其結(jié)構(gòu)如圖4所示。它與數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的不樹狀結(jié)構(gòu)的小區(qū)局域網(wǎng),以路由器作為根節(jié)點(diǎn)。將每個(gè)PLC-HLAN同之處在于要增加信號放大器以彌補(bǔ)功率損失。此外集中器還可視為子網(wǎng),對下行的PLC數(shù)據(jù)流目的地址進(jìn)行子網(wǎng)判別,以確定路以充當(dāng)數(shù)據(jù)緩沖區(qū),以克服數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)傳輸?shù)娜秉c(diǎn)。由方向。同時(shí)路由器具有數(shù)據(jù)緩存的功能。路由器與子網(wǎng)主控單元由于PLC的通信環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜,負(fù)載的電子開關(guān)器件會(huì)產(chǎn)生協(xié)調(diào)檢測子網(wǎng)空閑帶寬由滑動(dòng)窗口控制進(jìn)入子網(wǎng)的數(shù)據(jù)流大小。頻域很廣的噪聲,電力線間的耦合電容會(huì)造成信號的衰減線路上PLC-AN結(jié)構(gòu)憑借子網(wǎng)主控單元與小區(qū)路由器緊密結(jié)合實(shí)現(xiàn)不同的頻變元件會(huì)造成信號的失真,所以有可能在某一段時(shí)間內(nèi)通信家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)間的無縫連接依靠小區(qū)路由器實(shí)現(xiàn)對外部網(wǎng)絡(luò)的靈雙方都收不到對方的信息或者收到不能辨別的信息包這樣就形活選擇。成了電力線通信的非實(shí)時(shí)性特點(diǎn),為此可以令集中器周期性地啟(二)協(xié)議的選擇動(dòng)數(shù)據(jù)采集任務(wù),通過增加采集次數(shù)來減少單位時(shí)間內(nèi)通信的失1PLC-AN與計(jì)算機(jī)網(wǎng)的融合敗概率。這種作法只適合于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求不高的領(lǐng)域,例如抄電在低壓配電網(wǎng)中,用戶到前端的距離常常有幾公里,用戶終到前端的信號傳輸延遲增大從而決定了用戶計(jì)算機(jī)與前端的網(wǎng)絡(luò)路由器跨接在2個(gè)獨(dú)立的VPN之間,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)間的信號互通,通信不能采用普通的局域網(wǎng)協(xié)議,必須采用專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議例如以擴(kuò)展通信范圍,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。在網(wǎng)絡(luò)中,子網(wǎng)以路由器為IEE802.14協(xié)議。而現(xiàn)有計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)適配卡一般只能用在局分隔點(diǎn),路由器根據(jù)相線上信號包的始端地址,判斷是否進(jìn)行子網(wǎng)域網(wǎng)環(huán)境下,不能直接用在低壓配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信中,因而需要通間的傳送這樣既避免了在子網(wǎng)上存在冗余信號,也保證了數(shù)據(jù)的過主控單元實(shí)現(xiàn)普通局域網(wǎng)協(xié)議與專用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。其方法專有性。電力線 Modem的功能是對采集器送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制解是將從低壓配電網(wǎng)傳來的數(shù)據(jù)經(jīng)層層解包后提交網(wǎng)絡(luò)層,再按以調(diào),增強(qiáng)對低壓電網(wǎng)的抗干擾能力和減低信道傳輸?shù)恼`碼率。計(jì)算太網(wǎng)協(xié)議層層封裝處理后轉(zhuǎn)發(fā)到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口;將從計(jì)算機(jī)發(fā)機(jī)抄表中心通過通信網(wǎng)對集中器送來的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和存來的數(shù)據(jù)按以太網(wǎng)協(xié)議層層解包后提交網(wǎng)絡(luò)層,隨后按IEEE儲(chǔ)校對抄錄時(shí)間、設(shè)置用戶編號和抄表時(shí)間發(fā)布抄表命令以及統(tǒng)80214協(xié)議層層封裝后轉(zhuǎn)發(fā)到低壓配電網(wǎng)。由于IEEE80214協(xié)議計(jì)和計(jì)價(jià),為收取電費(fèi)線損計(jì)算、負(fù)荷控制提供服務(wù)并提供可供與ATM相兼容因此上述結(jié)構(gòu)很容易移植到ATM網(wǎng)絡(luò)中用戶查詢的數(shù)據(jù)庫等服務(wù)2PLC-AN與電信網(wǎng)的融合在PLC-AN上傳輸?shù)恼Z音、圖像信號實(shí)際上是基于IP技術(shù)的立B彐三變電機(jī)組彐耦放大收發(fā)路由收發(fā)耦合C本變電機(jī)組語音數(shù)據(jù)包。例如通話者發(fā)出的聲音經(jīng)數(shù)字化處理和壓縮分割成標(biāo)準(zhǔn)的TCPP包格式,通過 Internet或企業(yè)網(wǎng),發(fā)送到目的地所圖4路由器結(jié)構(gòu)在的另一主控單元,由其內(nèi)部的 PLC Modem對網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)包三、 PLC-AN進(jìn)行逆操作將其轉(zhuǎn)換為語音送到電話線上,實(shí)現(xiàn)全雙工通信,涉及在信息時(shí)代各種物理網(wǎng)絡(luò)若僅限于內(nèi)部而不在公共網(wǎng)絡(luò)平的協(xié)議主要有H323協(xié)議、資源預(yù)留協(xié)議(RSⅤP)、G,723.1協(xié)議和臺上,不能共享網(wǎng)絡(luò)資源,則將黯然失色。作為家庭接入網(wǎng)的PC-G729協(xié)議等。其中H323協(xié)議以實(shí)吋通信協(xié)議( RTP/RTCP)為基AN連接了PSTN,sSDN和HFC等傳輸網(wǎng)絡(luò)通過路由器(或網(wǎng)關(guān))進(jìn)礎(chǔ)包含音頻編解碼和多媒體通信等一組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。資源預(yù)留協(xié)議人 Internet,實(shí)現(xiàn)對包括語音、圖像及其他數(shù)據(jù)在內(nèi)的高速綜合接用于向網(wǎng)絡(luò)所經(jīng)的節(jié)點(diǎn)預(yù)約必要的流量冗余,以提供保證通話流暢人,從而在基于柔性連接技術(shù)的寬帶P平臺上,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共等服務(wù)質(zhì)量。G.723.1協(xié)議是雙速率語音編碼器,速率分別為享63kbis和53 kbit/s G.729協(xié)議可以將64 kbit/s的語音信號壓縮(一)PLC-AN的結(jié)構(gòu)為& kbit/s,以保證數(shù)據(jù)包的有效傳送。PLC-AN的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。四、結(jié)語配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用,使得電力載波信號PLC-NET無論是用做家庭網(wǎng)、專用網(wǎng)還是接人網(wǎng)都有美好的只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送,因而將小區(qū)路由器設(shè)置應(yīng)用前景。其中PLC-HLAN可實(shí)現(xiàn)對電冰箱、電視機(jī)等家電的控制服務(wù)使智能家庭的實(shí)現(xiàn)成為可能。PLC-VPN已開始試用于抄表系統(tǒng)還將在能源控制、故障維修、自動(dòng)巡訪、事件記錄、輔助報(bào)警、計(jì)算機(jī)電信網(wǎng)物業(yè)管理等方面發(fā)揮更大的作用。PLC-AN則更充分發(fā)揮了PLC的特點(diǎn)開拓了廣泛的增值信息業(yè)務(wù)空間包括基于IP的語音業(yè)務(wù)高壓側(cè)「變壓器低壓側(cè)vOP)、電視會(huì)議、視頻廣播、視頻點(diǎn)播(VOD)、網(wǎng)上購物、電子商務(wù)、電子白板、遠(yuǎn)程教育,以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等多種服務(wù),有望成為今后接人網(wǎng)的主控 PLC-HLANPLC-HLAN中國煤化工子網(wǎng)2子網(wǎng)3PLC-HLAN子網(wǎng)1HHCNMHG圖5 PLC-AN系統(tǒng)結(jié)構(gòu)