窄带电力线通信技术-longsy.pdf

1.窄带电力线通信技术：

1）中压窄带载波一般采用10-500KHz频段

2）速率150-2400bps，采用OFDM调制可达100kbps以上

3）传输距离较长，架空线路距离大于10km

4）调制技术FSK、PSK，新型技术采用OFDM

近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家企业专注于技术开发和应用，采用

的技术主要有扩频加窄带频移键控（FSK）、扩频加窄带相移键控（PSK）、正交频分复用（Orthogonal

FrequencyDivisionMultiplexing，OFDM）等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路

灯控制等领域均有大规模的应用。

国内比较主流的低压电力线窄带载波通信技术方案及应用如错误!未找到引用源。所示：

表1国内比较主流的低压电力线窄带载波应用现状

频带宽
波特率数量
中心频率调制方式度典型厂商市场占有率
(bps)（万只）
(kHz)

BFSK
270kHz30100-800青岛东软2,431.2434.86%
+扩频

BFSK
421kHz4050-1.2k青岛鼎信1,828.8226.22%
+扩频

BPSK
120kHz15250/500北京福星晓程1,601.6122.96%
+扩频

QPSK上海弥亚
76.8kHz32200-1.6k211.983.04%
+扩频微电子

除了以上低压电力线载波通信方案，近两年在国家电网集中招标中也出现过100kHz、175kHz、300kHz

等多种频率方案，由于大部分通信厂家采用各自的企业标准，频率选择、调制方式、传输技术及组网技

术各有特点，难以实现互操作问题。

国内窄带电力载波通信技术发展现状

一、国内现有载波通信技术特点

现有的低压载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、
芯片技术等方面来分析。

1.调制方式与传输速率
目前电力线载波通信常用的扩频技术主要有：直接序列扩频、线性调频Chirp和正交频分复用OFDM
等。此外，跳频FH、跳时TH以及上述各种方式的组合扩频技术也较为常用。
国内载波通信产品主要采用直接序列扩频技术。其中
东软为FSK，15位直序列扩频通信；
福星晓程DPSK63位直序扩频；
弥亚微为QPSK扩频调相、过零同步、分时传输；
鼎信为二进制连续相位移频FSK，过零同步、分时传输。
上述各家的扩频技术各有不同特点。对载波通信芯片性能最直接影响在于可靠性和传输速率。
目前这四家中，传输速率分别为：
弥亚微，同时提供200、400、800、1600bps四种可变速率；
东软：330bps；
福星晓程：250/500bps；
鼎信：100bps。
按照现阶段现场实际应用状况来看100至500bps速水平仅能用于普通抄表功能，如果涉及到远程控
制（断送电）和管理功能则需要提供更高速率保证。

2.通信频率
关于通信频率，在美国由联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHZ；在欧洲由欧
洲电气标准委员会的EN50065-1规定电力载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建立为电力载波技术
的发展做出了显著的贡献，目前全球AMR系统均采用该频段标准。
国内载波通信芯片中符合欧洲标准的为2家，分别是福星晓程120KHz和弥亚微
57.6KHz/76.8KHz/115.2KHz三种可选。

3.通信功率及EMI指标
国内东软、福星晓程、鼎信等多数载波通信方案为了针对国内电力信道环境中的衰减，均采取加大通
信传输功率等做法。在实际产品化的过程中，基本上做到3W至5W，有的电表厂甚至做到了8W，这种
做法是绝对不可取的。
首先，这种做法导致电表产生的功耗损失无疑增加的线损，造成大量的能源浪费，这也有悖于国网公
司上集抄系统的初衷；
其次，如此大的功率传输将会严重污染电力线信道环境，我们原来是恶劣的电力线信道环境的受害者，
现在却也能成为最大的制造者。
就目前研究了解的情况，国内只有弥亚微的载波芯片Mi200E采取低功耗设计。其发送信号时的功率
仅为0.4W，在保证可靠的通信性能的同时该芯片EMI等相关指标满足欧洲标准。

4.芯片技术
严格意义上讲，国内载波通信方案供应商并不完全都是芯片设计研发企业，像东软和鼎信均是采用
MOTROLA的MC3361＋单片机通过软件完成物理层、MAC层、网络层的模式。其优点是降低了研发难
度，但该模式会导致其核心技术（相关软件）容易泄密或被解密，安全性值得探讨。福星晓程和弥亚微均
是完全自主开发的载波通信芯片产品。

二、国内载波芯片产品分析

青岛东软
该公司是国内较早对低压载波进行投入的厂家，目前市场分额较大。
主要产品主要特