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摘要:本文从基础层面分析了电力线通信技术，对于电力线通信在信息家电联网方面的使用优势展开了详细阐述，并提出了可行性较高的基于电力线通信技术构建信息家电网络平台的构想和结合该构想搭建的网络系统结构模型。在针对上述几个方面展开论述之后，还详尽阐述了网内接口协议的相关内容。
关键词:电力线通信；信息家电；家庭网络
电力网是目前家居生活当中最广泛的应用基础设施之一。电力网的应用充分融合了电力网和信息通信网，通过现有电力线资源构成信息交换终端，同时基于互联网宽带接入家庭联网等高速数据通信应用，实现最经济最便利的模式。近些年互联网和信息家电的应用越来越广泛，电力通信网和家电设备通信网资源丰富、联网方便的优势很好地展示了出来，引起了社会各界和人们更多的关注和重视。作为目前信息家电组网技术中一种全新的技术形式，电力线通信技术传输各类信息是通过利用遍布在各房间的电力线路来完成的。
一、电力线通信技术
电力线通信是电力网络应用于通信的需求，利用电力线可实现电力线通信传输各类数据信息。在低压(380/220V)领域，电力线通信技术首先应用于负荷控制、自动抄表和家居自动化，它的低速电力线通信数据传输速率通常会低于1200B/s。近些年国内正在广泛利用和推广低压配电线，也就是高速电力线通信，其传输速率可以超过1MB/s。
为了克服传输数据时电力线上会出现各种噪声，高速电力线通信通常在调制解调时采用正交分频多路复用(0FDM)技术，这种电力线通信协议HomePlug1．0的核心是通过家用电力线网络联盟(HPA)执行的。由于家用电器通过各类CPU实现了计算机技术的全面融合，因而具备高度多媒体通信和网络终端功能，也就是信息家电。利用以太网、BlueTooth、HomePNA等多种现有的基础网络设施和互联网通信技术完成家庭联网，可以实现数据多媒体通信和信息家电之间话音通信。
高速电力线通信技术相比较其他技术而言，具备以下几点明显优势。第一，每一幢住宅都会被配电网络覆盖，无需另外布线信息家电就能够在电力线上进行数据通信，节约了巨大的成本投入。第二，每个房间的多个电源插座都能够作为网络接入点，能够非常方便的布局住宅内电力线通信网络。第三，高速电力线通信技术能够支持到200MB/s、100MB/s、45MBs、14MB/s、2MB/s等多种传输速率。目前维持信息家电日常使用的数据速率14MB/s就能够满足，在商用领域的推广也最为广泛。高度集成化是电力线通信芯片的发展趋势，不久的将来就能够构建和管理大规模高速电力线通信网络。
2、信息家电组网
电力线通信的目的就是在电力线路上传输数据信息和多媒体信息，电力线上连接各种数字设备能够使信息家电相互之间的通信顺利进行。通过计算机与网桥之间也就是房间的供电线路可以进行数据通讯和多媒体数据信息的传输，同样可以保障信息家电之间的顺利通信。与此同时，通过户外公共配电线可以实现家庭电力线网络和其他住宅内设备的通信。也能够通过数字用户线调制调节器或者电缆调制调节器等宽带接入方式来实现信息家电等各种网络设备接入互联网。作为网布信息家电网络和其他公众网络之间的互联设备，家庭网关可以控制信息家电的运行状况和访问互联网。信息家电网络内部可以通过家庭网关来实现数字电视节目的点播，以及按照预设时间录制电视节目并存入录像机内或计算机内。
每个住宅内的熔丝盒，就是电力线通信家庭网关的安装位置，用户可以通过家庭网关对家里的各种设备随时随地实行控制。当互联网内的某个设备想要通信到信息家电网络中的某个家电时，首先向网关内嵌的Web服务器发送请求数据，Web服务器根据电力线发送的数据决定是否向互联网响应。比如下班前通过互联网遥控室内空调温度，就能够确保下班回家时家里温暖舒适。
二、系统结构与设计方案
1、信息家电网络系统的体系结构
电力线信息家电网络系统就是以家庭电力线作为传输介质的局域网，由4层网络体系结构构成，根据目前家庭网络承担的主要业务，从网络分层角度能够将信息家电网络系统分为三层。第一层是物理介质层。信息家电网络的物理层信息传输基础是扩频载波技术，传输介质是电力线。第二层是底层协议层。信息家电协议接口通过网络控制层从底层接受数据来提供，通常采用避免冲突的载波侦听多路访问机制来实现数据通信的数据包能够按照最快的路径正确收发。这一层也是对于OSI参考模型的数据链路和网络层。第三层是应用程序接口层。应用程序接口层的主要任务就是实现信息家电网络内部管理和外部互联网信息之间的交互，如数据格式化转化、信息家电功能状态解析和信息家电服务控制管理等。这一层是信息家电网络的应用层。
2、协议规范
电力线信息家电网络组织方式符合当前软件设计面向对象和结构化的理念，因为它是按层进行的，每一层都建立在其下层之上。
2.1、介质访问协议
每个设备都具有平等性，每一条电力线上都能够接入多个信息家电设备，通道信道无法预先分配时隙，也缺乏专门的控制中心，因此需要采用预约信道，才能帮助信息家电网络通过采用带有避免冲突的载波侦听多路访问机制避免数据包出错。每一个设备遇到冲突之后，都会在时机等待方面具有随机性，造成了不可预测的延时时间，也大大减少了数据冲突的机会，使信息家电的使用效率受到明显影响。
2.2、通信协议
基于电力线优势，信息家电可以根据不同的需要和功能来选择使用不同的标准和协议。比如可以选择以电力线作为信号传输介质的X-10接口技术来实现家用电器远程控制和家庭安全控制等。选择适用于现代智能家庭电子产品开放新协议的CEBus和高达10GB的电力线载波信号传输速率同样可以实现家庭安全控制和家用电器远程控制。将家用电器、电表和灯光控制设备等互相连接并且集成到互联网络时，则可以选择LonTalk通讯协议和提供了OSI参考模型中定义的全部7层服务的LonWorks技术，这种方式能够有效对信息家电网络实现设备的安全控制。
2.3、网络协议UPnP
使用开放的标准协议和通用网络媒体作为协议，他们的设备机构与家电网络中的设备识别和访问控制是可以相互适应的，同时与电源网络也互相适应。由于这种协议是一种即插即用协议，因此对于信息家电的自动发现与连接、自动控制和网络互联来说会更加方便。
3、信息家电网络系统的硬件设计方案
电力线通信的硬件架构是信息家电网络的基础，通过接入互联网络接口，连接信息家电和其他智能家用设备内嵌的PLC芯片，这就是平台实现的基础。外部网络和内部设备之间的通信通过很多新型家电设备的PLC芯片通过内置微控制器和标准输入输出接口的链接来形成。电力线上链接一个PLC路由器作为选用设备可以实现信息家电等家庭设备和计算机、监控设备共享互联网资源。信息家电将无线网络基站作为内置PLC芯片，无线接入点以PDA等移动设备来实现，同时与挂在电力线上的各种设备进行通信。每个住宅网络同时完成信息家电网络内部通信和通过电力线MODEM连接到互联网。住宅内信息家电状态信息的获取和远程控制系统命令的传送都由PLC网关同时完成，并且及时向远程控制系统反馈家电的响应信息。
结束语：总而言之，电力通信的多媒体通信是通过电力传输网络和现代化信息处理技术来实现的，也是最适用于信息家电网的技术之一。信息家电设备可以通过每个房间的电源插座具备的网络接入点功能便捷接入到家庭信息化网络。接入之后即可实现互联网和家电的连接、远程控制和管理功能以及家电之间的通信。我国当前的家电联网电力线通信设备都是直接采用国外专用集成电路芯片，所以应当加速研发先进的高速载波通信芯片，才能适应信息家电的高速通信需求和通信网络的规模化需求。
参考文献:
［1］张海波．研究电力线通信技术的家庭网络系统［J］．电子制作，2013(04)
［2］孟逢逢．电力线通信及其在家电信息化中的应用［J］．电子技术，2013(6)