摘要：在信息时代背景下，电力线载波通信技术得以快速发展和普及应用。智能网络是信息时代下的必然产物，以网络和通信技术为重要载体，实现智能化的调控，为人们社会生活和工作提供便利。本文研究中，主要以智能化的家庭网络设计为例，可以改善居民生活环境和优化生活方式，对推动人类社会发展进程发挥着重要作用。本文主要阐述电力线载波通信技术的定义与网络通信协议，并提出智能网络设计的具体思路。
关键词：电力线载波通信技术；智能网络设计；网关设计
前言：在人类社会生活中，电力线无处不在，应用范围十分广泛。在智能网络中，利用通信协议，将网络内部的多种资源实现共享，以达到通信的目的。在此过程中，将各子系统有机联系在一起，并利用网关实现内外部信息的交换。通过电力线载波通信技术，智能网络设计更具智能化。由于电力线信道本身具有诸多不良因素，如抗干扰能力弱等，可能降低通信环境。对此，应合理选择通信介质，以开展更为合理的智能网络设计。
一、电力线载波通信技术概述
我国电力线主要有五种，分别为输电线、高压配电线、中压配电线、低压配电线、室内用户线。电力线载波通信的简称为PLC，在我国发展时间相对较长，能够满足人们社会生活的实际需求。该技术在我国应用初期，主要以窄带模拟载波为主，通过SSB制式、DSB AM制式等而实现，后来数字式的应用范围逐渐扩大。电力线载波通信是我国电力系统中比较特殊的通信，电力线是其实现运行的主体，变电站是终端设备，在自动化调控的作用下，实现电网通信。伴随我国科学技术水平的不断提升，电力线不仅用于传输电能，而且成为通信信道。然而，电力线传输过程中，可能面临着网络特性复杂的问题，致使通信环境恶劣，对电力线载波通信技术产生不良影响。因此，有关人员应针对电力线载波通信技术而加强研究，以攻克技术难度大的问题，促进智能网络设计的发展进程[1]。
二、电力线网络通信协议
电力线作为通信信道使用过程中，可能存在诸多不利因素，降低通信质量。所以，在智能网络设计中，应注重制定统一的网络通信协议，有利于将产品兼容，推进智能网络的发展进程。以家庭智能网络为例，可选择CE Bus开放性协议为电力线网络通信协议。然而，该协议在应用实践中，存在不足问题，因而需要设计人员采取有效的改进措施，以增强该协议的数据兼容性，推动智能网络设计的发展进程。
CE Bus协议的结构模型如图1所示。该协议主要由五个层次构成，分别为应用层、网络层、数据链路层、物理层、管理层，且系统管理层属于后增设的。应用层是该协议的最高层次，能够提供网络用户接口；网络层能够为应用层提供无连接的确认服务；数据链路层具有诸多功能，是该协议重要组成部分；物理层能够将该协议中的节点、传输介质相连接，为信号传输创造有利条件；系统管理层可对整个协议中各工作对象的工作情况加以了解。
图 1 CE Bus协议的结构模型图.png)
在家庭智能网络设计中，设计人员应建构更为完善的电力线家庭网络结构，如图2所示。该结构设计中，主要以分布式结构为主，通过在室内安装中继器，能够对各节点加强通信控制，如若某一节点有问题，则去除即可，对整个网络无影响[2]。
图 2 电力线家庭网络结构图.png)
在电力线通信协议设计中，应避免复杂设计，遵循分层设计思想而开展智能网络设计，使各层次分别代表一网络对象，在服务接口的连接下，将各层次有机联系，实现智能网络的整体性。目前，世界范围内使用较多的电力线网络通信协议主要有两种，即：OSI和TCP/IP两种。分别如图3和4所示。
图 3 OSI协议模型层次示意图.png)
图 4 TCP/IP协议模型层次示意图.png)
三、智能网络设计
（一）通信模块设计
就电力线载波通信模块的总设计而言，主要由介质、载波通信设备构成。在模块运行过程中，先利用系统将采集的原始信号加以调制，转化成载波信号，通过将其功率放大，实现电力线的传输。接收端主要负责单元处理工作，能够满足智能网络设计的通信需求。
首先，通信模块的硬件设计中，主要包括以下方面：一是采用SC1128扩频通信芯片，以发挥调节电路的作用；二是电源电路设计中，先将变压器降压，以发挥隔离性作用，通过稳定直流电压信号，使电阻和发光二极管协同成为电源指示灯，并在系统正常运行中，点亮指示灯；三是电力线耦合电路设计中，采取高频电容耦合方式，最大限度规避电力线通信信道的不良影响；四是带通滤波电路设计中，选择多项式低通滤波器，在网络变换条件下，形成带通式滤波器；五是前置放大电路设计；六是功率放大电路设计；七是MCU接口相关电路设计[3]。
其次，通信模块软件设计中，选择PIC16C63单片机，通过对其编程，将SC1128进行初始化设置，对终端设备控制有利。
（二）网关设计
对于家庭的智能网络设计而言，网关设计是尤为重要的环节，既是家庭智能网络的核心，又能将家庭内部的通信设备相连接，发挥着中枢系统的作用。在网关设计中，必须确保网关具有良好的适应能力，为实现人机操作创造有利条件，并实现通信设备和互联网的无缝衔接。对此，在网关设计中，设计人员应加强软硬件设计。首先，在软件设计中，主要分为数据帧解析、事物控制、总控、网络传输等模块，通过充分发挥网关的功能，实现协议转换，为智能网络和互联网之间构建沟通的桥梁，实现通信传输。其次，在硬件设计中，以嵌入式微处理器为核心，将智能终端设备通过对互联网或整个网络的访问而实现远程监控。另外，利用辅助控制器加以控制，使电力线早搏通信技术下的智能网络更具优越性[4]。
结论：智能网络对实时性、可靠稳定性有着较高的要求，但在以电力线载波通信技术为基础的智能网络设计中，由于该技术具有诸多不利因素，可能降低通信环境质量，对网络数据信息等内容的传输产生不良影响。所以，在实际智能网络设计活动中，设计人员应根据电力线本身具有的缺点而分析其中存在的不足，并采取合理措施来规避不利因素的影响，确定可行的电力线网络通信协议，以实现智能网络设计最优化的目标。
参考文献：
[1]葛炎风,林苏斌,缪希仁.基于电力线载波通信技术的智能家居控制系统设计[J].现代建筑电气,2011,03:15-18+22.
[2]周光锋,庄春生,刘春梅.基于电力线载波通信技术的智能家居系统设计[J].河南科学,2013,09:1409-1412.
[3]李水明.基于电力线载波技术的嵌入式视频监控系统研究[D].广西科技大学,2013.
[4]赖欣,胡泽,汪春浦.基于电力线载波技术的智能钻柱通信系统设计[J].微计算机信息,2012,09:173-174+182.
论文作者:张文
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/16
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