国内电力载波通信芯片技术及市场

表1 各种通信方式对比

　　电力线载波通信技术发展成熟，完全可以胜任未来智能电网通信的需要。电力线载波技术早在上世纪二十年代就已在欧美实现，目前已成为通信标准，推广条件成熟。美国的Echelon 公司创立的LonWorks 网络传输技术中的LonTalk 通信协议，以及基于PLT－22 电力线网络技术的信号传输方式被FCC（美国联邦通信委员会）确定为北美PLC 通信标准；欧洲意法半导体公司的PLC 通信技术被CENELEC（欧洲电工标准化委员会）确定为欧洲PLC 通信标准。电力线载波技术通过发展选频、中继、扩频和自适应调制技术基本上克服了电力线传输中存在的高衰落、高干扰问题。选频可尽量避免选择性衰落；中继则解决了电力线传输损耗较大的问题；扩频和自适应调制提高了平均信噪比，减小了信号误码率。国家电网的智能电表招标情况来看，载波表成为主流，由此也验证了电力线载波技术将是智能电网未来发展的方向。

　　2、物联网市场需求

　　物联网建设为电力线载波芯片提供容量巨大的新兴市场，目前物联网处于加速启动建设阶段，对电力线载波芯片的需求将保持较高的增速。

　　物联网是个万亿级产业，带来电力线网的应用革命。物联网建设是我国今后信息化建设的重心，含盖了工业生产、公共服务、社会管理、现代化农业、家居服务、军事航天等众多领域应用，预计到2020 年将形成一个万亿级产业。物联网通过通信网络实现信息互联，因此物联网建设必将为包括电力线网在内的通信网络带来巨大的应用市场（见图3）。

图3 电力线载波芯片在物联网中的应用

　　加快建设物联网必将改造现有电力网，电力线载波芯片需求将急升。2009年8月****总理提出“感知中国”，物联网建设步伐明显加快，利用现有通信网络成为政府和企业的首选。电力线作为规模最大、终端最多、布线最方便的线路系统，只要通过电力线载波芯片改造为通信网络，便能为物联网应用提供覆盖最广、成本最低的通信网络，不仅带来社会效益，也为电力公司带来巨大的增值服务空间。

　　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
电感

　　能产生电感作用的元件统称为电感原件，常常直接简称为电感。电感器在电子制作中虽然使用得不是很多，但它们在电路中同样重要。我们认为电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。 [全文]

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。