專利名稱：電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于電力線通信及家庭通信網(wǎng)絡的技術方案。背景技術：
電力線通信(Power Line Communication,以下簡稱PLC)是利用電力線來傳輸數(shù)據(jù)信號的一種通 信方式。而家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)是指，將家庭內(nèi)所有的電器都連接起來形成網(wǎng)絡，使其可以互相連接 及通信。通過網(wǎng)絡可以實現(xiàn)對電器各種進行遠距離遙控操作以及家庭內(nèi)數(shù)據(jù)信息的傳送接收共享 等，是網(wǎng)絡無處不在時代所設想的家庭通信環(huán)境之一。
在各種家庭通信網(wǎng)絡的方案中，以電力線做為載體構筑家庭網(wǎng)絡具有如下優(yōu)點
(1) 相比于其他的有線組網(wǎng)，它是利用現(xiàn)有的室內(nèi)配電線網(wǎng)，無需新的布線，節(jié)約資源和 投資；
(2) 相比于無線組網(wǎng)方案，它具有頻率資源占用少通信路經(jīng)可控的安全可靠性高等優(yōu)勢；
(3) 通過家庭內(nèi)遍布的墻上電源插座可以方便的實現(xiàn)任何地點的網(wǎng)絡連接；
PLC的利用本身已有很長的歷史。但由于當時的技術條件和應用市場的局限等因素很長一段時間 里并未有很大的突破。近年來隨著LS1技術的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)的應用普及的要求，PLC技術在寬帶網(wǎng) 絡接入及家庭組網(wǎng)方面受到重視，技術開發(fā)上取得了飛速的發(fā)展。如美國的Intellon,以色列的 ITRAN,西班牙的DS2，日本的松下電器等公司己開發(fā)出各種高速PLC用芯片和模塊，并己推出物 理速率可高達200Mbps的PLC網(wǎng)關和調(diào)制/解調(diào)器(或稱PLC適配器)等產(chǎn)品?？捎糜诨ヂ?lián)網(wǎng)的寬 帶接續(xù)或家庭內(nèi)娛樂電器之間的文件傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
課題
使用上述的PLC網(wǎng)關和調(diào)制/解調(diào)器進行家庭組網(wǎng)時，是先將PLC網(wǎng)關插入家庭內(nèi)任意一個電源 插座上，外部互聯(lián)網(wǎng)的通過此PLC網(wǎng)關被變換成PLC高頻信號進入家庭的電力網(wǎng)，而用戶端的PC 或其他的電器制品則通過一個査在電源插座上PLC適配器來和PLC網(wǎng)關相連接的。因為PLC網(wǎng)關 和PLC適配器都是直接插在任何一個電源插座上，PLC的高頻信號是通過配電盤的各相電線聯(lián)接點 傳向室內(nèi)各個電力線分支的，整個家庭是共用一個PLC高頻信號鏈路(如專利代號JP2004-56218, JP2004"2(U052， JP2005-354575, JP2006-11548I, US2006-0165054, CN1633038等的方案)。用這個方 式存在有以下的問題
(1) 當PLC網(wǎng)關的電源插座和連接電器制品的PLC適配器的所在不在同一個安全斷路 器的電力線分支上時，PLC高頻信號就要經(jīng)過多個電力供電線路上的安全斷路器和 線路分支才能達到。安全斷路器和線路分支都會對PLC高頻通信信號產(chǎn)生非常大的 衰減。測試數(shù)據(jù)顯示相對同一支路下得兩個電源插座之間的平均傳輸損為10-15dB 的情況下，不同支路下得兩個電源插座之間的平均傳輸損高達40-50dB。為了使通 信信號可以到達家庭內(nèi)電線路的各各角落就需要很大的送信功率。造成很大的輻射 電磁噪聲。
(2) 因為PLC信號是無限制的沿著室內(nèi)電力線傳向各個方向的，因此也會沿著接入的電 力線向外部泄漏，除了造成通信內(nèi)容的外泄之外家庭接入供電線路的不平衡構造會 引起很大的電磁波的輻射，而造成對其他的無線利用干擾。
(3) 各個分支線在高頻信號鏈路的不隔離，所以每個支路上電器噪聲都會傳到別的支線 .上造成對整個線路上的噪聲疊加，從而影響PLC通信。(4) 同時對于家庭通信網(wǎng)的組網(wǎng)需要考慮各種電器的接入要求，既在同一個電力線家庭 通信網(wǎng)平臺上要支持各種各樣電器的接入所要求的各種形態(tài)的通信方式，而上述 PLC適配器產(chǎn)品基本上針對某種特定的用途，比如互聯(lián)網(wǎng)的寬帶接入或者AV娛樂 電器之間的數(shù)據(jù)傳輸和相互接續(xù)等。采用的多單頻域?qū)拵У恼{(diào)制解調(diào)方式。而現(xiàn)在 各種PLC產(chǎn)品所使用的頻率頻段跨越lM 40MHz,是一個相對帶寬非常寬的頻域 段帶。在如此廣域的頻率帶內(nèi)傳輸媒體電力線所呈現(xiàn)的衰落輻射特性變化很大，周 圍環(huán)境的噪聲分布也有很不均勻，使得寬帶的均一的高速/高性能的數(shù)字的調(diào)制解調(diào) 的實現(xiàn)較為困難，頻率使用效率低下。也有一些分頻多信道的電力線通信系統(tǒng)的提 案，比如專利號JP平11-127092， JP2005-223609, US006590493, CN1564475等的方 案，多是使用復數(shù)個載頻進行不同信道之間的頻率變換以實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的中繼 轉(zhuǎn)接等，非為解決多種通信方式的共存和頻率利用效率提高的課題。
(5) 另外，上述PLC產(chǎn)品。而且對PLC在實際的應用中所產(chǎn)生的線路對某個特定頻率 產(chǎn)生共振的現(xiàn)象以及政策規(guī)制上的原因?qū)δ硞€頻率段進行限制使用等問題，單頻域 寬帶的調(diào)制解調(diào)方式在處理上也比較困難。
針對上述的問題，本發(fā)明提出一個整體的電力線家庭通信網(wǎng)方案。其具體如下手段
針對上述課題(l)， (2)， (3)，本發(fā)明的第一個方面是在網(wǎng)絡結構結構的設計上隔斷各個電力線支路的 高頻連接，使實效的PLC高頻傳播路徑為最短；
家庭內(nèi)的供電電線路是以配電盤為中心以樹狀結構延伸到家庭內(nèi)的各個方面的。配電盤內(nèi)各樹狀 分枝的源頭都接有漏電保護的安全斷路器。家庭電力線作為通信媒體使用的時候，當不同的分枝線 上的電器進行彼此連接通迅信號要跨越這些安全斷路器時，安全斷路器不僅僅是只對高頻通信信號 產(chǎn)生很大的衰減外，各個斷路器與多相電線的相接所形成多路分支也是電磁波的輻射主要原因。因 此隔斷PLC高頻信號在此區(qū)間的傳播將能改善整個系統(tǒng)的傳輸性能。
本發(fā)明的網(wǎng)絡構成設計如

圖1所示，是在家庭的供電配電盤內(nèi)設置家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關(gateway)，將 各電力線路末端安全斷路器的輸出線都通過網(wǎng)關然后接入室內(nèi)電力線網(wǎng)。網(wǎng)關內(nèi)部對每一路的安全 斷路器的輸出支線都接入一個PLC模塊負擔此分支線上的PLC高頻通信鏈路收容。在PLC模塊的 接入點的前端和安全斷路器之間插入低通濾波器(LPF)以隔斷此安全斷路器支線上的PLC高頻載 波信號通過安全斷路器向上端的接入電力線的泄漏以及對其他的安全斷路器支線串擾，使得各個安 全斷路器以下的末端支線各自購成一獨立的PLC鏈路。而位于不同的安全斷路器輸出支線上的電器 間的通信連接是在家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關(gateway)內(nèi)的集線交換器進行的數(shù)據(jù)層面的連接(如圖1，圖2 所示)。因此每一個端到端的通信鏈路的實效PLC高頻通信區(qū)間僅為安全斷路器分支下的配電線長 度。 一般得家庭電力線末端的安全斷路器分支下的電力線長度為僅為數(shù)米 數(shù)十米。在如此短的距 離上電力線線路的衰減和線路延遲都相對很小，使小功率高速的數(shù)據(jù)通信的實現(xiàn)較為容易。同時， 安全斷路器以下的分支線上分歧相對較少，線路的平衡度及線路的品質(zhì)變化也相對穩(wěn)定，而且各個 安全斷路器下的低通濾波器不僅可以隔斷各支路間的PLC信號的串擾也可隔離各支路上的電器噪 聲的相互影響。
針對上述課題(4), (5),本發(fā)明的第二個方面是在提高頻率使用效率和多種通信方式的收容方式 本發(fā)明是將一個廣域的寬帶頻帶分割成復數(shù)個 數(shù)十個具有固定帶寬的窄帶頻道。而每一個窄帶頻 道都可以作為一獨立的通信信道被使用，每個頻道設有獨立的PLC調(diào)制解調(diào)模塊。在窄帶頻域的條 件下可以根據(jù)各個頻道帶域的具體情況而采取合適與此頻道狀況的調(diào)制算法和手段以取得更為高 速/高效的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)方式和輸出功率，以及對特定頻率段的柔軟控制管理等。分割后各個窄帶頻率段作為物理上獨立的信道，由于每個頻道都設置有獨立的調(diào)制解調(diào)模塊，使 單個的頻段也可以單獨的進行通信連接。對于小數(shù)據(jù)流的通信對象，如一些電器控制信號等，單個 頻道即可；而對于大數(shù)據(jù)流的實時通信，如數(shù)字電視廣播的傳輸連接需要大的帶寬時，可以采用多 個頻道的拼接構成一個大容量的信道，即以頻道為單位對各種的通信分配專用的頻帶和頻道。并且， 對于各種不同的通信協(xié)議的通信采取指定使用不同頻道來傳輸，可以在不觸動上層的協(xié)議的條件下 將各種各樣的電器所有的各種通信方式方便的以頻道復用多重的形式統(tǒng)合在一個電力線家庭通信 網(wǎng)絡中。對于不同的電器所進行同類的通信連接將共享同一個通信信道。復數(shù)的通信對同一個通信 信道的共享是采用CSMA/CA的方式來實現(xiàn)。
由于將采取以頻道為單位對通信對象分配專用的頻道和頻帶，因此對某一個特定的電器所內(nèi)置的 PLC模塊可以有選擇的裝載PLC頻道模塊，也有利于減少不必要的噪聲干擾源。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面是設置網(wǎng)絡管理通信專用信道
本發(fā)明所設計的電力線家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個以家庭網(wǎng)關為中心的網(wǎng)絡(圖2)。在上述的一個廣域 的寬帶頻域分割成數(shù)十個相對獨立的窄帶頻道后，為了強化家庭通信網(wǎng)絡的管理機能和可靠性，單 獨的設置一窄帶頻道作為專用的網(wǎng)絡管理通信信道。主要提供家庭內(nèi)各個聯(lián)網(wǎng)電器與PLC網(wǎng)關之間 的信息交換和網(wǎng)關對網(wǎng)絡的監(jiān)控和管理。
網(wǎng)關與復數(shù)個的電器對網(wǎng)絡管理專用頻道的共同使用采用CSMA/CA的方式來實現(xiàn)。
發(fā)明的效果
從以上的說明中可以看出，使用本發(fā)明的提案可以獲得下列的效果。
(1) 因為在每個安全斷路器的分支上插入帶有上層隔離低通濾波器LPF的PLC模塊，在一 哥德家庭電力線網(wǎng)路上具有復數(shù)個的獨立PLC鏈路，所以單一的PLC通信距離被限定 在末端的安全斷路器分支下的電力線路區(qū)間內(nèi)，PLC的通信距離很短，線路衰減等條件 較好，可以實現(xiàn)微小發(fā)送功率的高速PLC通信。
(2) 由于頻帶的分割，每各頻道可以單獨的進行調(diào)制解調(diào)，在一個窄帶的頻道上實現(xiàn)高速/ 高性能的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)，容易實現(xiàn)高速/高可靠性的PLC通信。
(3) 由于以頻道為單位對各種的通信分配專用的頻道可以容易的使各種具有不同的通信協(xié) 議的各種各樣的電器之間的相互通信接續(xù)統(tǒng)合到同一個家庭通信網(wǎng)絡上。
(4) 由于頻道化的頻帶管理，能夠?qū)Ω黝l道進行單獨的On/Off和輸出調(diào)整，在實際的運用 上可以容易的對特定的頻帶的輸出調(diào)整及控制等進行柔軟的對應。
(5) 同時，由于以頻道單位為各種通信功能分配通信頻道，電器中內(nèi)裝的PLC模塊里只需 裝備與此電器所需的那份頻道的調(diào)制解調(diào)模塊，即可以節(jié)約制造成本也可以減少無用的 高頻噪音的放出。
具體的實施方式的解說
以下，結合附圖來說明本發(fā)明提案的實施方式。
圖1是本發(fā)明在實施的時家庭電力線配電盤里設置家庭網(wǎng)關的接線示意圖。
家庭配電盤(100)上的電力線末端的各個安全斷路器(102， 103, 104)的輸出支線(150)通過 LPF (低通濾波器)(2)與PLC模塊(3)相能連接，在向室內(nèi)內(nèi)伸展的各個電力線支線(150)上形成 相對獨立的PLC鏈路。因為在電力線支線(150)的頂端插入有LPF(2)，所以各支線上的PLC的高 頻信號被限定在此支線(150)以下的區(qū)間，從而防止高頻通信信號沿著電力線越過安全斷路器
(102， 103， 104)向外部的泄漏以及防止對其他支線的串擾。
家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(10)上的每個PLC模塊(3)的數(shù)據(jù)層可在集線交換器(5)里進行互相連接。同時， 因為做外部網(wǎng)絡的連接通信端口(3a ，3b〉也與交換集線器(5)相連接，PLC模塊(3)與外部通信連接端 口(3 a ，3b)的連接也經(jīng)由集線交換器(5)來進行數(shù)據(jù)層的互相連接。
圖2是本發(fā)明實施時所構筑的PLC家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)展開的示意圖。
以家庭PLC網(wǎng)關(10)為中心，以家庭內(nèi)樹狀展開的電力線(150)為傳輸媒體展開PLC家庭通信網(wǎng)絡。 家庭內(nèi)各種電器(200=200 a ，200b，200c等)使用一個AC插頭通過供電插座與家庭通信網(wǎng)相連，并 且在PLC網(wǎng)關器(10)的中介和管理下實現(xiàn)與其他的電器的進行通信連接。當不同電力線支線(150) 上的電器(200)，譬如對200a和200b的電器進行通信連接的時，是經(jīng)由家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(10)在數(shù)據(jù) 層上進行交叉連接。同一個PLC鏈路上的電器(200)，譬如200c電器之間的通信連接也需要家庭 網(wǎng)絡網(wǎng)關器(10)來安排通信連接用的頻道。通信連接頻道的安裝例子后面記述。
圖3是本發(fā)明實施的時頻帶分割的示意圖。
作為一個分割方式的舉例，將一個跨越數(shù)十MHz帶寬的廣域的單頻寬帶的PLC頻帶段分割成數(shù) 十個具有數(shù)百KHz帶寬的窄帶頻道。此實施案是以500KHz的頻率帶寬幅度把PLC常用的工作頻 帶1.5MHz 30MHz的頻帶做為57個窄帶工作頻道(50),并以SO， S1 S56順序編號。
圖4是本發(fā)明實施的時按通信的用途進行的頻道分配的示意圖。
以上述分割后的窄帶頻道為單位，按不同的通信應用來分配各自獨立固定的通信信道，可以使各 種不同的通信協(xié)議的通信容易的以頻分多重復用的方式共同使用同一個PLC家庭通信網(wǎng)平臺。在此 實施例中，SO頻道被定為網(wǎng)絡管理專用信道，僅被用于網(wǎng)關和聯(lián)網(wǎng)電器之間的通信使用；S1-S20 被指定為外部網(wǎng)(指互聯(lián)網(wǎng)等)的接續(xù)用信道；而S21-S50則被分配為家庭內(nèi)部各種電器間的接續(xù) 和數(shù)據(jù)傳輸，比如電視和數(shù)字調(diào)協(xié)器，電視與DVD以及PC與外設之間的連接等；S51-S56則被用 來為家庭監(jiān)控和家庭自動化等用途。
圖5是本發(fā)明實施的時在聯(lián)網(wǎng)電器的內(nèi)置PLC模塊功能示意圖。
在各種聯(lián)網(wǎng)電器(200=2003, 200b， 200c等)的AC供電插頭線(151)的引線上，AC/DC電源模塊 (201)之前接入PLC模塊(3)。而低通濾波器LPF(2)可阻斷PLC高頻信號進入電器的AC/DC電源 模塊。因為PLC模塊是在電器本體的供電電源模塊之前，因此不管電器本體的電源開關的On/Off 與否一旦電器的AC插頭插在室內(nèi)的電源插座上時，就可以啟動PLC模塊實現(xiàn)電器的聯(lián)網(wǎng)。
圖6是本發(fā)明實施的時聯(lián)網(wǎng)電器的內(nèi)置PLC模塊中復數(shù)個的窄帶高速調(diào)制解調(diào)器單元的示意圖。 基于上述的頻段分割和頻道的用途分配，在電器內(nèi)置PLC模塊里有選擇的裝載電器功能所需頻道 的調(diào)制解調(diào)單元。因為在窄的頻域帶的條件下較為容易實現(xiàn)單位頻寬下的高速/高性能的數(shù)據(jù)調(diào)制解 調(diào)，頻率使用效率高。由多個窄帶的高速調(diào)制解調(diào)器拼接在一起也可以容易地能構成一寬帶的高速 調(diào)制解調(diào)器。因為用復數(shù)個高速調(diào)制解調(diào)器模塊(6)將數(shù)據(jù)用不同得頻道分開發(fā)送，需將數(shù)據(jù)流用 頻道數(shù)據(jù)包裝模塊(7)來分割并裝入頻道數(shù)據(jù)包(51)。
圖7是本發(fā)明實施的時家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關內(nèi)的數(shù)據(jù)連接的示意圖。
在不同的電力線支線(150)上的電器(200)之間的通信連接，以及復數(shù)個的通信連接如何在家庭網(wǎng)絡 網(wǎng)關(IO)內(nèi)的進行數(shù)據(jù)連接的圖示。
圖8是本發(fā)明實施的時信道共用碰撞防止的CSMA/CA機制的示意圖。
復數(shù)個的電器(200)在同類的通信應用下共同使用同一的通信頻道時如何利用碰撞防止的 CSMA/CA機制的圖示。
圖9是本發(fā)明實施的時PLC家庭通信網(wǎng)上各種電器(200)聯(lián)網(wǎng)登錄以及撤出的時序形態(tài)示意圖。詳 細如下所示。
(1) 當內(nèi)置有PLC模塊(6)的電器(200)被接入AC插座的同時，電器內(nèi)置的家庭通信網(wǎng)絡的 加入登錄程序被自動啟動。登錄程序以一定的時序通過SO頻道自動地向家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關 發(fā)出登錄請求，并提交自身電器得相關信息，進行電器的家庭網(wǎng)絡的加入登錄。
(2) 家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關(10)在接受了電器(200)的加入登錄請求和信息后，作為回應將網(wǎng)關所有的 當前家庭網(wǎng)絡的電器登記表發(fā)送給電器，登錄電器將接收到的家庭網(wǎng)絡的電器登記表用 來更新自己所有的網(wǎng)絡的登記電器表，并對網(wǎng)關送出信息收到了的回信。電器的登錄完 成。
(3) 網(wǎng)關在收到新的電器登錄后會更新當前的家庭網(wǎng)絡電器的登記表，并定期的(譬如每10 秒)將此登記表發(fā)送給與網(wǎng)絡相連接的電器。
(4) 與網(wǎng)絡連接的電器(200)不管本體的電源的開關與否，將自動地接收家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(IO) 的送信信息來更新自己所有的網(wǎng)絡的登記電器表，并對家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(10)回信表示收 到了信息。
(5) 家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(10)將用來自機器(200)的回答來確認此器仍連接在網(wǎng)絡上。如果某電器 對連續(xù)3次的電器登記表的信息沒有回答，由此而判斷此電器已經(jīng)脫離了網(wǎng)絡，從而將 從電器登記表里刪掉此電器。
(6) 已登記的機器(200)，當本體的電源On的時候網(wǎng)絡登記電器名單將會在畫面上被表示出 來。當從名單中選著所要連接的電器并決定后，電器(200)使用SO頻道向家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關 器(10)發(fā)出連接要求。
(7) 家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器(IO)，接收到的連接要求后，以一定的程序計算出連接用所需的頻道數(shù) 并分配頻道，通過SO頻道將分配的頻道編號送信給兩側(cè)的電器(200)。
(8) 接收了連接頻道信息的兩側(cè)的電器開啟被指定的頻道段的調(diào)制解調(diào)器模塊(6)，由此兩 電器之間就可以直接連接了。
(9) 具有了直接連接通道的兩電器，就像電器和電器之間接上了電纜一樣，自動地按一定的 程序安裝電器之間進行數(shù)據(jù)傳送所必要的數(shù)據(jù)鏈接，進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)送的頻道設定(如上 行/下行所用頻道和傳送次序等)。
(10) 當電器切斷連接的時候，只需自動地關閉所關聯(lián)的接續(xù)頻道的調(diào)制解調(diào)器模塊(6)即 可。
(11) 當復數(shù)個的電器為同樣的用途同時和同一個的電器相連接的時候，譬如復數(shù)個的PC同 時利用因特網(wǎng)時，各個電器將打開同樣調(diào)制解調(diào)器模塊，共用一個的通信頻道。通信頻 道的共同使用方式是與Ethernet同樣的CSMA/CA機制。
在產(chǎn)業(yè)上使用的可能性
家庭通信網(wǎng)絡，被視為網(wǎng)絡無所不在時代所必有的家庭環(huán)境之一具有很大潛在市場，其本身就很 可能成為一個產(chǎn)業(yè)。本發(fā)明可以被家庭通信網(wǎng)絡的產(chǎn)業(yè)所用。
電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)因為利用現(xiàn)有的家庭內(nèi)的電力線，不需新的室內(nèi)線路工事能沒有需要對 基礎設施進行大的投資，用一個AC插頭即可簡便地在家庭內(nèi)任何處進行連接，是最容易使用的網(wǎng) 絡系統(tǒng)。
從技術的層面上來看，現(xiàn)在的調(diào)制解調(diào)器技術已可實現(xiàn)1比15以上的數(shù)據(jù)調(diào)制，在500kHz的帶 寬上可傳約8Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率(例如，現(xiàn)在市場上的VDSL所用OFDM/DMT的調(diào)制方式，用125
個4kHz間隔的載波，在每個載波用15bit的數(shù)據(jù)調(diào)制)。因此以保守的計算，在1.5MHz-30MHz的 頻帶寬度上可以實現(xiàn)400Mbps以上的數(shù)據(jù)傳輸率。因此現(xiàn)在所能想象得到的絕大部分的家庭內(nèi)的通 信及娛樂應用都可以利用電力線家庭通信網(wǎng)絡的。
半導體IC技術的進步已可能在一個IC芯片組上面集積復數(shù)個的調(diào)制解調(diào)器模塊，和在一個家庭 通信網(wǎng)絡網(wǎng)關里嵌入復數(shù)個PLC通信模塊，并可內(nèi)置于家庭配電盤內(nèi)。
由于以頻道為單位把通信頻道分割，以頻道復用的方式將不同應用的復數(shù)個通信連接進行統(tǒng)合， 可以使用一個的家庭通信網(wǎng)絡連接所有電器之事變得可能。
附圖的簡單說明
圖1是本發(fā)明在實施的時家庭電力線配電盤里設置家庭網(wǎng)關的接線示意圖。
圖2是本發(fā)明實施時所構筑的PLC家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)展開的示意圖。
圖3是本發(fā)明實施的時頻帶分割的示意圖。
圖4是本發(fā)明實施的時按通信的用途進行的頻道分配的示意圖。
圖5是本發(fā)明實施的時在聯(lián)網(wǎng)電器的內(nèi)置PLC模塊功能示意圖。
圖6是本發(fā)明實施的時聯(lián)網(wǎng)電器的內(nèi)置PLC模塊中復數(shù)個的窄帶高速調(diào)制解調(diào)器單元的示意圖。
圖7是本發(fā)明實施的時家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關內(nèi)的數(shù)據(jù)連接的示意圖。
圖8是本發(fā)明實施的時信道共用碰撞防止的CSMA/CA機制的示意圖。。
圖9是本發(fā)明實施時電器的接往登記及退出的序列的示意圖。
符號說明
10 :家庭通信網(wǎng)絡網(wǎng)關器，家庭網(wǎng)絡的中心。負責安全斷路器電力支線之間的通信鏈路的連
接和網(wǎng)絡的管理等。 2: LPF二低通濾波器；阻隔高頻通信信號沿著電力線向外部的泄漏
3: 1"1,12,..1^= 1^模塊；
(一般的家庭配電盤裝載的安全斷路器約在10數(shù)個前后，因此家庭網(wǎng)絡網(wǎng)關器裝備的PLC
模塊的數(shù)也為這個是數(shù)。)
10 =外部寬帶因特網(wǎng)接續(xù)電路的終端模±央；
TS-外部CATV等動畫類送信服務接續(xù)電路的終端模塊；
TU二電器內(nèi)置的PLC模塊。 4: COM二控制單元； 5: Hub-Switch二集線交換器單元； 6:電器內(nèi)置的PLC單元； 7:數(shù)據(jù)流頻道數(shù)據(jù)包的分組/組裝模塊； 8:窄帶頻道調(diào)制解調(diào)器模塊； 50:頻道的頻段；
51:頻道的數(shù)據(jù)包；似一種MAC幀的數(shù)據(jù)包。
100:家庭配電盤；
102:安全斷路器；
150:家庭內(nèi)的配電線路；
151:電器的AC插頭電線；
200 (200a、 200b、 200c):家庭電器制品
200g、 200f:家庭外部的網(wǎng)絡的終端裝置
權利要求
1.一種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其網(wǎng)絡的結構特征在于在家庭配電盤(100)內(nèi)設置電力線通信網(wǎng)關裝置(10)，此網(wǎng)關裝置在每一個安全斷路器(102，103，104)的輸出端的支線(150)上插入低通濾波器LPF(2)然后接入電力線通信的模塊(3)，以使各個安全斷路器支線上的高頻信號鏈路彼此完全隔離，阻斷通信信號通過安全斷路器(102，103，104)向上端及外部的泄漏并防止各個安全斷路器支線之間的信號及噪聲的串擾，使得各個安全斷路器以下的末端支線(150)各自購成一獨立的電力線通信高頻鏈路；而每一個電力線通信鏈路之間的數(shù)字信號的連接則由此網(wǎng)關內(nèi)內(nèi)置的二層集線交換機(5)來承擔；因此形成在一個家庭電力線網(wǎng)上有復數(shù)個獨立的電力線通信鏈路，從而實現(xiàn)各個電器(200)之間的實效電力線通信高頻通信鏈路有最短的傳播路徑之目的。
2. —種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其通信頻率利用特征在于-將電力線通信可用的數(shù)十MHz廣域連續(xù)的寬帶頻率頻帶段分割為數(shù)個~#十個具有固定頻帶寬度的 窄帶(Narrow-Band)的頻道，每個窄帶頻道設置有獨立的調(diào)制/解調(diào)裝置，可以作為獨立的通信通道使 用，并且真對于的各個信道的特性及使用目的可以采用各不相同的調(diào)制/解調(diào)的方式，以達到各個頻 道工作在最為適合的條件而得到整個頻率段的最優(yōu)化高速數(shù)據(jù)傳送的目的。
3. —種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征還在于在權力要求2項所述的概念的基礎上，以窄帶的頻道為單位對通信對象分配所需要的通信帶寬，以 復數(shù)個獨立的窄帶頻道拼接為一個大容量的數(shù)據(jù)傳送通道，以達到柔軟的進行通信頻率帶域的分配 和管理之目的。
4. 一種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征還在于利用權力要求2或3項所述的概念及手段，將各種各樣的電器制品聯(lián)網(wǎng)所使用的各種通信格式可以 在頻道復用的方式下共用一個電力線網(wǎng)絡平臺，以達到各種的電器制品使用家庭電力線可以方便的 聯(lián)網(wǎng)之目的。
5. —種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征還在于將包含有權力要求2或3項所述的概念的電力線通信模塊嵌入電器制品內(nèi)，將電器制品的電力線通 信數(shù)據(jù)通信端口和電器控制器成為一體，以達到僅用一個電源線插頭來實現(xiàn)電器的供電及通信網(wǎng)絡 的連接之目的。
6. —種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，其特征還在于利用權力要求2項所述的概念，設置獨立的專用于網(wǎng)絡管理的通信頻道，使網(wǎng)絡管理信道獨立于網(wǎng) 絡通信用信道而使網(wǎng)絡管理信息不受網(wǎng)絡通信流的影響，以達到高信賴穩(wěn)定的網(wǎng)絡管理之目的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力線家庭通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的解決方案。其中包括在家用配電盤內(nèi)設置家庭網(wǎng)關裝置在每個安全斷路器輸出端接入帶有上層隔離低通濾波器的PLC模塊，以形成每個安全斷路器的輸出電力線支線構成為一獨立的PLC鏈路，從而使家庭內(nèi)PLC高頻信號的實效傳播路長僅為數(shù)～數(shù)十米，以實現(xiàn)以微小的功率和高速的PLC通信的網(wǎng)絡結構；將一個廣域?qū)拵У腜LC通信頻帶分割成數(shù)十個固定帶寬的窄帶頻，對各窄帶頻道施用相對獨立且最適合的數(shù)字調(diào)制方案以達到個單頻道的最優(yōu)和高速數(shù)據(jù)傳輸，并以窄帶頻道為單位為不同的通信應用分配通信信道，使各種不同的通信方式可以在頻道多重復用下共用一個電力線家庭網(wǎng)絡平臺。
文檔編號H04B3/54GK101373991SQ200710141470
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權日2007年8月21日
發(fā)明者黃禮豐 申請人:黃禮豐;陳志強