專利名稱：基于電力線的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電力線網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)通信和信息技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種在低壓配電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用電力線進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)傳輸已有幾十年的歷史，但由于電力線系統(tǒng)不是專用于數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，對相關(guān)技術(shù)的研究和開發(fā)并沒有大規(guī)模地展開，因此基于電力線的數(shù)據(jù)通信大都是在中低頻范圍內(nèi)的低速語音和數(shù)據(jù)通信。隨著信息技術(shù)的發(fā)展和信息時(shí)代的到來，人們對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求也在不斷的增長。在眾多可供選擇的數(shù)據(jù)接入方式中，利用已有的低壓配電網(wǎng)作為載體傳輸高速數(shù)據(jù)，無疑具有明顯的優(yōu)勢。
基于美國HomePlug1.0標(biāo)準(zhǔn)的14Mbps系統(tǒng)利用家庭內(nèi)部已有的電力線，進(jìn)行家庭內(nèi)部的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了訪問Internet、打印機(jī)、共享文件等資源，以及進(jìn)行多人聯(lián)網(wǎng)的在線互動游戲等高速數(shù)據(jù)通信功能。但是，這種技術(shù)存在一些缺陷。一方面，由于美國很少存在如中國這樣的以小區(qū)為單位的集中住宅區(qū)域，因此該技術(shù)主要集中于單個(gè)家庭內(nèi)部實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高速數(shù)據(jù)通信；另一方面，即使上述美國的技術(shù)存在用于集中小區(qū)的電力線高速通信系統(tǒng)，也會由于配電電力線網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件設(shè)備等方面的區(qū)別而導(dǎo)致無法將該技術(shù)原樣搬到類似我國這樣的集中小區(qū)中，從而實(shí)現(xiàn)基于電線的高速數(shù)據(jù)通信。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于填補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的空白，充分利用現(xiàn)有的低壓配電電力線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需任何布線，為用戶提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，例如因特網(wǎng)訪問服務(wù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，等。
根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)，小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)，所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)耦接在一起，且所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)還與外部網(wǎng)絡(luò)耦接在一起，從而使得小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)中對應(yīng)的各用戶端通信設(shè)備通過小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)和小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)與外部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
在上述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)中，包括至少一個(gè)在所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)入口端設(shè)置的局端主站設(shè)備，以及在所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)的各出口端設(shè)置的與所述局端主站設(shè)備相匹配的至少一個(gè)用戶端從站設(shè)備，其中，所述局端主站設(shè)備通過所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)耦接在一起，以便通過相應(yīng)的用戶端從站設(shè)備與所述局端主站設(shè)備的協(xié)作，與各用戶端從站設(shè)備連接的用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備經(jīng)由所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)以及所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。


通過結(jié)合各附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的解釋，本實(shí)用新型的目的，特點(diǎn)及其益處將變得更清楚。在附圖中圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置示意圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中所使用的局端主站設(shè)備原理框圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中所使用的用戶端從站設(shè)備原理框圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中局端主站設(shè)備與電力線網(wǎng)絡(luò)直接耦接的安裝示意圖；
圖5是在根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，將高頻信號線耦合到一個(gè)用戶的電表上的示意圖；圖6是在根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，高頻信號線將同一個(gè)電表箱里多個(gè)用戶的電表串連的示意圖；圖7是在根據(jù)本實(shí)用新型該實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系中，高頻信號線將不同樓層電表箱內(nèi)的多個(gè)用戶的電表串連的示意圖；圖8是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的高層塔樓組網(wǎng)的示意圖；圖9是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的多單元低層板樓組網(wǎng)的示意圖；圖10是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的多單元高層板樓組網(wǎng)的示意圖；圖11是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的商務(wù)寫字樓組網(wǎng)的示意圖；圖12是實(shí)現(xiàn)根據(jù)本實(shí)用新型的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的賓館、酒店組網(wǎng)的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合各附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。
參見圖1，該圖示出了本實(shí)用新型一實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的示意圖。如圖所示，該系統(tǒng)包括由電力線3組成的相應(yīng)住宅區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有的小區(qū)低壓電力線網(wǎng)絡(luò)；由以太網(wǎng)線2代表的小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)；外部網(wǎng)絡(luò)，例如Internet 4；通過以太網(wǎng)線2與所述Internet 4耦接的局端主站設(shè)備5(PLC-HE，即電力線載波通信設(shè)備-局端主站設(shè)備)；電力線3分別與住宅區(qū)域內(nèi)各用戶(圖中只示出2個(gè))8中的用戶端從站設(shè)備(PLC-CPE，即電力線載波通信設(shè)備-用戶端從站設(shè)備)6耦接，各用戶端帶有一個(gè)電表9。其中，高頻數(shù)據(jù)通信線1通過小區(qū)低壓電力線網(wǎng)絡(luò)(包括電力線3和電表9，以下為描述方便起見僅以附圖標(biāo)記3表示小區(qū)電力線接入網(wǎng)絡(luò))將局端主站設(shè)備PLC-HE 5和用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6耦接在一起。于是，可以實(shí)現(xiàn)用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備7與Internet 4等外部網(wǎng)絡(luò)的通信。上述局端主站設(shè)備PLC-HE 5和用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6都是電力線載波通信設(shè)備，用于在數(shù)據(jù)通信中對相關(guān)信號進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。因此，也可以使用任何其他具有調(diào)制解調(diào)功能的電力線通信設(shè)備作為局端主站設(shè)備PLC-HE 5和用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6。
下面參照圖2-8說明本實(shí)用新型本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
本系統(tǒng)中使用的局端主站設(shè)備PLC-HE 5和用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6的主要技術(shù)指標(biāo)和原理框圖如下表所示
表1 主要技術(shù)指標(biāo)

圖2和圖3分別是局端主站設(shè)備PLC-HE 5和用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6的原理框圖。雖然本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的是傳輸速率為14Mbps的高速數(shù)據(jù)通信，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，利用本實(shí)用新型的上述系統(tǒng)同樣可以完成其他傳輸速率的高速數(shù)據(jù)通信。
本實(shí)施例中局端主站設(shè)備PLC-HE 5傳輸速率為14Mbps，一般安裝在低壓配電柜或電表間處，充當(dāng)外部接入網(wǎng)絡(luò)2與電力線高速通信網(wǎng)絡(luò)3之間的橋梁，用于把標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換為適合在電力線上傳輸?shù)母哳l信號，并通過電容或電感寬帶耦合裝置將信號耦合到低壓配電網(wǎng)3上。PLC-HE 5需要與用戶端從站設(shè)備電力線高速載波通信設(shè)備PLC-CPE 6配合使用。
接下來參照附圖介紹本實(shí)施例的低壓電力線高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的安裝和使用。
1)安裝環(huán)境根據(jù)現(xiàn)場條件，可采用專用機(jī)房、利用已有配電間或采用壁掛機(jī)柜等方式安裝局端主站設(shè)備PLC-HE 5。安裝環(huán)境應(yīng)該保證通風(fēng)良好，保持溫度在-20～50℃，濕度10％～90％，提供不間斷的220V/50Hz電源。機(jī)房、配電間可用面積不小于3平方米，用于放置19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，機(jī)柜深度應(yīng)大于450mm。壁掛式機(jī)柜可用尺寸應(yīng)大于400mm×400mm×300mm。放置設(shè)備的機(jī)柜或機(jī)箱應(yīng)有散熱孔，最好就可以配置散熱風(fēng)扇，確保設(shè)備散熱良好。機(jī)房、配電間、機(jī)柜或機(jī)箱應(yīng)有足夠富余空間放置其它輔助設(shè)備，如交換機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器等，或預(yù)留輔助設(shè)備安放位置。
局端主站設(shè)備PLC-HE 5安裝處提前鋪設(shè)必要的寬帶出口，如光纖、VDSL、ADSL等。機(jī)箱中提前接好220V/50Hz電源線、以太網(wǎng)線(與寬帶出口相連)、高頻信號線(用于將高頻信號耦合到電力線網(wǎng)絡(luò)上)。
2)硬件安裝將以太網(wǎng)線插入到PLC-HE 5的RJ-45以太網(wǎng)口(圖中未示出)，PLC-HE 5將自動識別以太網(wǎng)線的交叉或直聯(lián)，無需設(shè)置；提前鋪設(shè)的高頻信號線插入PLC-HE 5的高頻信號RJ-11接口；為PLC-HE 5連接電源，PLC-HE 5的Power燈和PLC燈常亮，說明設(shè)備狀態(tài)良好。至此，PLC-HE 5安裝完成。
此外，也可以不使用另外的高頻數(shù)據(jù)通信線1而將高頻數(shù)據(jù)通信信號直接耦合到電力線3上，即直連耦合方式。圖4示出的正是這種直連耦合方式。其中所用到的局端主站設(shè)備PLC-HE 5與采用高頻信號線耦合方式的組網(wǎng)方案中使用的PLC-HE 5的性能指標(biāo)完全一樣，不同之處在于，在直連耦合方式中，PLC-HE 5內(nèi)部沒有將信號和電源部分完全分開，高頻信號直接經(jīng)過PLC-HE 5內(nèi)部的信號耦合部分耦合到該P(yáng)LC-HE 5的電源線上。也就是說，信號和電源是復(fù)用相同的一根電源線。因此，局端主站設(shè)備PLC-HE 5沒有單獨(dú)的高頻信號線，在將PLC-HE 5接通電源的同時(shí)，高頻信號也通過電源線注入到所用的墻壁電源連接的電力線網(wǎng)絡(luò)中。在這種直連耦合方式中，通過對局端主站設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)配置實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)通信信號耦合到電力線網(wǎng)絡(luò)3上，因此省卻了高頻信號線。但是，這種耦合方式需要對現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，例如，將PLC-HE 5的電源/高頻信號接線端耦接到現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)中的墻壁電源上，所以這一過程中有電接觸。因此，這種直連耦合方式優(yōu)選地適合在小范圍住宅區(qū)域內(nèi)使用。
在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，PLC-HE 5的Power燈和PLC(調(diào)制解調(diào))燈常亮，ACT燈和ETH接口狀態(tài)燈閃亮。如果ETH指示燈不亮，表明設(shè)備與以太網(wǎng)交換機(jī)或計(jì)算機(jī)連接不正常，應(yīng)該檢查以太網(wǎng)線。如果多臺設(shè)備同時(shí)通信，COL燈有可能閃亮，表明有沖突發(fā)生，不影響使用。
當(dāng)采用高頻信號線耦合方式進(jìn)行組網(wǎng)時(shí)，可在每個(gè)電表9出線端的火線和零線處分別使用適合的耦合裝置將高頻信號線耦合到電力線上。電表集中放置時(shí)，此種方案優(yōu)勢明顯。對于電表分層放置的情況，需要在局端主站設(shè)備PLC-HE 5至各樓層電表之間利用原有電力線管道布設(shè)高頻信號線。整個(gè)安裝過程沒有電接觸，也不改變原配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，安全方便。
在用戶家庭，直接將用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6插入墻上插座，PLC-CPE 6的USB接口連接計(jì)算機(jī)，即用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備7，并安裝相應(yīng)的驅(qū)動程序，即可實(shí)現(xiàn)自PLC-HE 5與PLC-CPE 6的可靠數(shù)據(jù)通信。當(dāng)然，與PLC-CPE 6連接的也可以是任何需要實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信功能的通信設(shè)備。此外，如果家庭中由于手機(jī)充電器、電子節(jié)能燈、部分計(jì)算機(jī)電源等家用電器的干擾，無法可靠通信，則需要在相應(yīng)的家電與墻上插座之間加裝信道優(yōu)化裝置，以達(dá)到抗干擾的目的。
PLC-HE 5的以太網(wǎng)接口直接同小區(qū)的以太網(wǎng)交換機(jī)20相連，為降低電力線網(wǎng)絡(luò)的廣播域，確保網(wǎng)絡(luò)性能及出于安全性考慮，優(yōu)選地，連接PLC-HE 5的交換機(jī)20設(shè)置基于端口的VLAN(虛擬局域網(wǎng))，以便支持端口隔離。
雖然本實(shí)施例中用戶端主站設(shè)備PLC-HE 5通過以太網(wǎng)連接方式與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)20和外部網(wǎng)絡(luò)4耦合，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，也可以根據(jù)需要使用其他類似的連接方式來實(shí)現(xiàn)PLC-HE 5與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)20和外部網(wǎng)絡(luò)4之間的耦合。這些內(nèi)容屬于網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域公知的知識，在此不再贅述。
3)耦合裝置局端主站設(shè)備PLC-HE 5將以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)換為電力線高頻通信信號，并通過高頻耦合裝置將該高頻通信信號注入電力線，從而基于現(xiàn)有的小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在本實(shí)施例中，耦合裝置采用帶安裝扣、可拆卸式磁環(huán)，安裝過程沒有電接觸，安全方便。進(jìn)行信號耦合的電表出線長度至少需要5cm。
耦合磁環(huán)可選用由日本TDK公司生產(chǎn)的ZCAT系列，視電力線線徑大小，有多種規(guī)格可供選擇。例如ZCAT3035-1330規(guī)格(1)內(nèi)徑13mm(2)外徑30mm(3)長度35mmZCAT2132-1130規(guī)格(1)內(nèi)徑11mm
(2)外徑21mm(3)長度32mmZCAT2032-0930規(guī)格(1)內(nèi)徑9mm(2)外徑20mm(3)長度32mm當(dāng)然，也可以根據(jù)組網(wǎng)環(huán)境使用其他合適的電磁耦合裝置。
此外，也可以通過電容耦合裝置將高頻信號線上承載的高頻數(shù)據(jù)通信信號注入電力線。但是，由于電容耦合裝置本身需要在有源環(huán)境下工作，因此，電容耦合方式在操作中涉及電接觸，比較適合在小范圍住宅區(qū)域內(nèi)使用。
4)高頻信號線高頻信號線可選用符合GB/T 50312-2000標(biāo)準(zhǔn)的4芯非屏蔽雙絞線。
5)高頻信號線耦合方法圖5示出了只有一個(gè)用戶的耦合方法。
如圖5所示，將磁環(huán)10套在電表9出線端(圖中向右拐的分別為火線和零線出線端，以下各圖同)，零線出線端、火線出線端上各一個(gè)，高頻信號線1從磁環(huán)10內(nèi)穿過。為減少信號的衰減，信號線遵循盡可能短的原則，且接點(diǎn)優(yōu)選地實(shí)施焊接而不使用簡單的擰接，以增強(qiáng)可靠性。
高頻信號利用磁環(huán)進(jìn)行耦合的主要采用了電磁感應(yīng)定律原理，因此需要注意高頻信號線的走向，以免處在同一局端主站設(shè)備下不同用戶電力線上的高頻信號互相抵消，導(dǎo)致降低高頻信號強(qiáng)度。高頻信號線的走向應(yīng)當(dāng)遵循下列原則同一局端主站設(shè)備下的所有電表要完全一致，并且火線和零線的走向正好相反，即形成一個(gè)環(huán)路。
例如，第一個(gè)電表的火線耦合高頻信號時(shí)，信號線的走向是順著電表出線電流的方向，那么以后同一局端下其它電表的火線耦合高頻信號時(shí)，信號線都應(yīng)順著電流的走向。在對最末端電表的出線端耦合完成之后，將高頻信號線的兩個(gè)端子進(jìn)行焊接，并用膠布包裹，從而形成一個(gè)環(huán)路。圖6示出了同一個(gè)電表箱里有多個(gè)用戶的電表(圖中為2個(gè))時(shí)，高頻信號線將各個(gè)電表串連。
圖7示出了在不同樓層電表箱之間高頻信號線耦合時(shí)的走向。圖中示出了高頻信號線1耦合到兩層樓(以虛線為界)中多個(gè)用戶的電表(圖中為4個(gè))上的接線情況。如圖所示，高頻信號線將各個(gè)電表串連，并且形成一個(gè)環(huán)路。
在進(jìn)行現(xiàn)場布線及高頻信號耦合時(shí)應(yīng)該注意同一個(gè)局端主站設(shè)備PLC-HE 5所引出的高頻信號線，對于與其相應(yīng)的所有用戶端應(yīng)保證走線方向一致。另外，在遵循上述規(guī)則的同時(shí)，電表箱內(nèi)走線要特別注意安全，布線要盡量美觀，不要破壞原有電氣設(shè)備和有關(guān)設(shè)施。務(wù)必注意不要將高頻信號線與電表箱等接地設(shè)備短接，否則有可能燒毀設(shè)備。電表箱外盡量避免走明線，如確有必要，有關(guān)線纜可走進(jìn)線槽或者PVC管。
6)典型組網(wǎng)方案a)高層塔樓組網(wǎng)如圖8所示，高層塔樓視每層用戶的數(shù)量及每個(gè)局端主站設(shè)備PLC-HE 5所帶用戶端從站設(shè)備PLC-CPE 6的能力來決定每個(gè)PLC-HE 5所管理的樓層數(shù)量。例如在北京國家電力公司月壇小區(qū)，每層有8個(gè)用戶，可以為每三層的24個(gè)用戶設(shè)立1個(gè)局端主站設(shè)備PLC-HE 5。為描述清楚起見，圖中只示出了每層的一個(gè)用戶8，以及其中的兩個(gè)PLC-HE 5。其余的連接與此類似。
b)多單元低層板樓組網(wǎng)如圖9所示，多單元低層板樓由于樓層較少，每個(gè)單元的用戶數(shù)不多，可以在2-3個(gè)單元設(shè)立1個(gè)局端主站設(shè)備PLC-HE 5。如沈陽電業(yè)新村每單元有10個(gè)用戶，可以為每3個(gè)單元設(shè)立1個(gè)局端主站設(shè)備PLE-HE 5，管理30個(gè)用戶。
c)多單元高層板樓組網(wǎng)如圖10所示，多單元高層板樓在每個(gè)單元設(shè)立1個(gè)局端主站設(shè)備PLC-HE 5。例如北京華能集團(tuán)白紙坊小區(qū)樓高9層，每單元18個(gè)用戶(圖中只示出其中3個(gè))，可以為每單元設(shè)立1個(gè)局端主站設(shè)備PLE-HE 5，管理18個(gè)用戶。
d)商務(wù)寫字樓組網(wǎng)如圖11所示，對于為整個(gè)商務(wù)寫字樓提供電力線高速載波通信接入的情況，可以參見上述高層塔樓、多單元低層板樓和多單元高層板樓的組網(wǎng)模式。由于寫字樓沒有樓層電表，因此將在電表后耦合改為在樓層配電柜處(圖中未示出)耦合。
對于為商務(wù)寫字樓的某個(gè)辦公室提供電力線高速載波通信接入的情況，如圖11所示，只需將局端主站設(shè)備PLC-HE 5的電力線接口插入任一墻上插座30，即可在其他墻上插座30享受有線移動網(wǎng)絡(luò)帶來的便利。如圖可見，在此種組網(wǎng)方案中，使用的是如上所述的直連耦合方式將高頻數(shù)據(jù)通信信號耦合到電力線網(wǎng)絡(luò)上。
e)賓館、酒店組網(wǎng)對于小型賓館，只需在總配電柜處安裝局端主站設(shè)備PLC-HE5，就可以在每間客房內(nèi)的墻上插座30上網(wǎng)。
對于大型酒店，如圖12所示，在每層安裝局端主站設(shè)備PLC-HE 5，再將各局端主站設(shè)備PLC-HE 5通過以太網(wǎng)5類雙絞線2耦接到支持基于端口VLAN的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)20上。如圖所示，在該組網(wǎng)方式中使用上述的直連耦合方式將高頻數(shù)據(jù)通信信號耦合到電力線網(wǎng)絡(luò)3上，從而且實(shí)現(xiàn)每間客房內(nèi)用戶端通信設(shè)備7(圖中只示出每層中的一間客房，即一個(gè)用戶端中的通信設(shè)備7，其余省略未示出)與外部網(wǎng)絡(luò)，例如Internet 4之間的高速數(shù)據(jù)通信。
實(shí)際上，雖然上面列舉的組網(wǎng)方式分別使用高頻信號線耦接方式或直連耦接方式實(shí)現(xiàn)高頻數(shù)據(jù)通信信號與小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)3之間的耦合。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過上面的描述可知，上述每種組網(wǎng)方式都可以使用高頻信號線耦接方式或直連耦接方式這兩種方式進(jìn)行組網(wǎng)。
通過上面對本實(shí)用新型的在基于住宅區(qū)域中的小區(qū)低壓電力線網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)的具體實(shí)施例的介紹可以看出，本實(shí)用新型至少可以帶來以下益處。
1)可以解決寬帶到小區(qū)后的最后300米問題，實(shí)現(xiàn)從配電開關(guān)柜或電表間至用戶家庭的電力線寬帶接入網(wǎng)，無需布線、無需穿墻打洞、不破壞裝修，節(jié)省人力物力。是寬帶入戶的理想解決方案。
2)可以在家庭寬帶入口處加裝系統(tǒng)局端主站設(shè)備PLC-HE5，其以太網(wǎng)口同入戶寬帶接口相連，其電力線接口插入家中任一墻上插座，即可在家庭任一有墻上插座的房間享受有線移動網(wǎng)絡(luò)帶來的便利。
3)帶寬例如可高達(dá)14Mbps，吞吐量高達(dá)6Mbps，完全滿足家庭內(nèi)部多臺計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的需要，可以實(shí)現(xiàn)Internet連接、打印機(jī)、文件等資源的共享，也可以進(jìn)行多人互動在線網(wǎng)絡(luò)游戲。實(shí)現(xiàn)這一切無需布線、不破壞裝修。
4)進(jìn)一步將通信模塊嵌入家電中，可以提前享用智能家電帶來的生活便利。
5)利用永久在線特性(除非小區(qū)電力供應(yīng)中斷)可以搭建集安防、監(jiān)控于一體的數(shù)字化家庭。
6)建立集社區(qū)電子商務(wù)服務(wù)和遠(yuǎn)程抄收水電氣熱表計(jì)的數(shù)字化社區(qū)。
7)可實(shí)現(xiàn)中小企業(yè)的內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，無需布線，具有良好的移動性。
8)特別適合賓館酒店的客房寬帶接入，無需滿配置。入住旅客只需租用電力線高速載波通信設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。
雖然上面已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述，但是，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，本實(shí)用新型并不局限于上述實(shí)施例及其各個(gè)構(gòu)成部分的細(xì)節(jié)的限制。在不背離本實(shí)用新型的基本原理和精神實(shí)質(zhì)的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以對上述實(shí)施例做出各種改動和變形?？傊緦?shí)用新型的保護(hù)范圍只由附后的權(quán)利要求述限定。
權(quán)利要求1.一種基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)，小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)，其特征在于所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)耦接在一起，且所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)還與外部網(wǎng)絡(luò)(4)耦接在一起，從而使得小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)中對應(yīng)的各用戶端通信設(shè)備(7)通過小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)和小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)與外部網(wǎng)絡(luò)(4)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)在所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)入口端設(shè)置的局端主站設(shè)備(5)，以及在所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)的各出口端設(shè)置的與所述局端主站設(shè)備相匹配的至少一個(gè)用戶端從站設(shè)備(6)，其中，所述局端主站設(shè)備(5)通過所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)與外部網(wǎng)絡(luò)(4)耦接在一起，以便通過相應(yīng)的用戶端從站設(shè)備(6)與所述局端主站設(shè)備(5)的協(xié)作，與各用戶端從站設(shè)備連接的用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備(7)經(jīng)由所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)以及所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)與外部網(wǎng)絡(luò)(4)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
3.如權(quán)利要求2所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述局端主站設(shè)備(5)與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)之間的耦合包括直連耦合，其中，數(shù)據(jù)通信信號經(jīng)過局端主站設(shè)備(5)內(nèi)部的信號耦合部分直接耦合到該局端主站設(shè)備的電源線上，并將該電源線耦接到所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)上，從而，實(shí)現(xiàn)在所述局端主站設(shè)備處將數(shù)據(jù)通信信號直接耦合到小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)上。
4.如權(quán)利要求2所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述局端主站設(shè)備(5)與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)之間的耦合包括高頻信號線(1)耦合，以便在局端主站設(shè)備處經(jīng)由所述高頻信號線將數(shù)據(jù)通信信號耦合到所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)上，且確保與一個(gè)局端主站設(shè)備(5)相對應(yīng)的所有用戶端從站設(shè)備(6)按相同的方式與所述高頻信號線耦合，從而使所述高頻信號線中的信號流向?qū)τ诿總€(gè)所述用戶端從站設(shè)備是相同的。
5.如權(quán)利要求4所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述高頻信號線(1)與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)中和所述用戶端從站設(shè)備相應(yīng)的電表(9)的出線進(jìn)行信號耦合，其中，所述高頻信號線將與每個(gè)所述局端主站設(shè)備相對應(yīng)的所有用戶端從站設(shè)備(6)的電表(9)通過各電表的出線分別串聯(lián)在一起。
6.如權(quán)利要求5所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述高頻信號線的走向是順著每個(gè)電表(9)出線電流的方向，在對最末端電表的耦接完成之后，將高頻信號線的兩個(gè)端子連接在一起，從而使所述高頻信號線形成一個(gè)環(huán)路。
7.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于將所述高頻信號線耦合到所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)上的裝置是電容或電感耦合裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述電感耦合裝置是根據(jù)所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)中電力線的線徑大小從以下組中選擇的磁環(huán)ZCAT3035-1330 ZCAT2132-1130ZCAT2032-0930，在每個(gè)所述電表的零線出線端和火線出線端上各設(shè)置一個(gè)磁環(huán)，并使所述高頻信號線從磁環(huán)內(nèi)穿過，所述高頻信號線線長小于200米。
9.如權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述高頻信號線是符合GB/T 50312-2000標(biāo)準(zhǔn)的4芯非屏蔽雙絞線。
10.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述局端主站設(shè)備(5)是電力線高速載波通信設(shè)備，其通過以太網(wǎng)接口同所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)耦接，該局端主站設(shè)備(5)的高頻信號線接口與所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)耦接，從而實(shí)現(xiàn)與各所述用戶端從站設(shè)備所連接的用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備與所述外部網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。
11.如權(quán)利要求10所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于，所述局端主站設(shè)備(5)的數(shù)據(jù)傳輸速率為14Mbps。
12.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述用戶端從站設(shè)備(6)是電力線高速載波通信設(shè)備，其出口端連接用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備(7)，以便通過所述局端主站設(shè)備(5)和相應(yīng)的用戶端從站設(shè)備(6)的協(xié)作，所述用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備(7)經(jīng)由所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)和小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)與外部網(wǎng)絡(luò)(4)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。
13.如權(quán)利要求12所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括在用戶端中除了所述數(shù)據(jù)通信設(shè)備(7)以外的其他電子設(shè)備與相應(yīng)的用戶端從站設(shè)備(6)的出口端之間設(shè)置的信道優(yōu)化裝置，從而保證所述數(shù)據(jù)通信設(shè)備與所述用戶端從站設(shè)備之間的可靠通信。
14.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)目所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述局端主站設(shè)備(5)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)(20)與所述小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)(2)耦接，所述交換機(jī)設(shè)置基于端口的虛擬局域網(wǎng)(VLAN)，以便支持端口隔離。
15.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述小區(qū)是普通家用住宅樓房，根據(jù)每層用戶的數(shù)量及所述局端主站設(shè)備所帶用戶端從站設(shè)備的能力來決定該小區(qū)中所設(shè)置的局端主站設(shè)備的數(shù)量。
16.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述小區(qū)是商務(wù)寫字樓，所述局端主站設(shè)備在各樓層配電柜處耦合到所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)上。
17.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述小區(qū)是小型賓館，所述局端主站設(shè)備在總配電柜處耦合到所述小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)(3)上。
18.如權(quán)利要求2-6中任何一項(xiàng)所述的基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，其特征在于所述小區(qū)是大型酒店，在每層分別安裝所述局端主站設(shè)備，并且所述各局端主站設(shè)備通過以太網(wǎng)5類雙絞線耦接到支持基于端口虛擬局域網(wǎng)VLAN的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)上。
專利摘要提供一種基于小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)，小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)，該小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)與小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)耦接在一起，且小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)還與外部網(wǎng)絡(luò)耦接在一起。在小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)入口端設(shè)置至少一個(gè)局端主站設(shè)備，以及在小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)的各出口端設(shè)置與所述局端主站設(shè)備相匹配的至少一個(gè)用戶端從站設(shè)備，以便通過相應(yīng)的用戶端從站設(shè)備與局端主站設(shè)備的協(xié)作，與各用戶端從站設(shè)備連接的用戶端數(shù)據(jù)通信設(shè)備經(jīng)由小區(qū)電力線網(wǎng)絡(luò)以及小區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
文檔編號H04B3/54GK2681459SQ200420001550
公開日2005年2月23日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月16日
發(fā)明者趙丙鎮(zhèn), 李祥珍, 李建岐, 劉家亮, 沈志民, 王麗平 申請人:中國電力科學(xué)研究院