——LonWorks電力線載波技術未來發(fā)展戰(zhàn)略分析
核心提示：LonWorks電力線載波技術在當前眾多的電力線載波技術中屬于非常先進與成熟的技術，隨著智能家居井噴式的發(fā)展，家用電器的網(wǎng)絡化集中控制已成大勢所趨。
隨著我國智能家居控制系統(tǒng)快速普及，家用電器的網(wǎng)絡化控制正日益成為了一個令人關注的領域。傳統(tǒng)的家用電器相互之間不能通信，彼此獨立運行。如何將家用電器接入智能家居控制系統(tǒng)，對所有家電實現(xiàn)集中管理與控制，必須實現(xiàn)家電網(wǎng)絡化。
國內(nèi)眾多家電企業(yè)正加緊探索家用電器網(wǎng)絡化技術路線。國際上已經(jīng)出現(xiàn)一種可組網(wǎng)的智能化家用電器。這種新型的家用電器產(chǎn)品彼此間可以組成網(wǎng)絡，可以記錄并且傳送數(shù)據(jù)。這些新型的智能化家用電器產(chǎn)品為實現(xiàn)遠程自動控制管理提供了可能，是家用電器網(wǎng)絡化的重要發(fā)展。
家用電器網(wǎng)絡的關鍵是如何實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)通信。家用電器如何組網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信，采用何種通信技術至關重要。利用傳統(tǒng)的信號線與電力線相互獨立的技術，則必須為通信線路鋪設專門的電纜線。這些電纜線的安裝和維護都需要較高的費用，而且不能方便地隨意分支或連線。美國Echelon公司開發(fā)的LonWorks電力線載波通信技術很好地解決了這一問題。
LonWorks電力線載波技術只需要利用現(xiàn)有的電源線，而不需要鋪設專門的信號電纜就可以可靠地傳輸數(shù)據(jù)，大大地方便了安裝。LonWorks電力線載波技術的出現(xiàn)推動了家用電器網(wǎng)絡化的發(fā)展，提升了電力線載波技術的可靠性。
2.LonWorks技術原理
LonWorks技術是由美國Echelon公司提出的一種現(xiàn)場總線技術，提供一個開放性強的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡局部操作網(wǎng)絡( LON)。其通信協(xié)議稱為LonTalk，它遵循OSI網(wǎng)絡參考模型的全部七層協(xié)議，是直接面向?qū)ο蟮膮f(xié)議。LonTalk協(xié)議提出了網(wǎng)絡變量這一全新的概念，通過網(wǎng)絡變量的定義及節(jié)點安裝時對要進行相互通信的網(wǎng)絡變量作一次捆綁就可實現(xiàn)網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)通信。LonTalk協(xié)議是公魂，它被固化在神經(jīng)元芯片里面。
LonWorks技術的核心是Neuron神經(jīng)元芯片。該芯片固化了LonTalk協(xié)議，內(nèi)含3個微處理器（介質(zhì)訪問處理器、網(wǎng)絡處理器與應用處理器）、一個多任務的操作系統(tǒng)、可編程的事件驅(qū)動邏輯程序和一個靈活的輸入/輸出接口方案。
LonWorks網(wǎng)絡的節(jié)點是智能控制器，采用神經(jīng)元芯片，可以可靠地進行通信，整個系統(tǒng)的節(jié)點可以多達3.2萬以上，以完成復雜的功能。各個節(jié)點是相互獨立的，可以做到任何一個節(jié)點發(fā)生故障時不會影響整個網(wǎng)絡工作，從而提高了系統(tǒng)的可靠性和可維修性。
由于系統(tǒng)采用虛擬主機的結構，即如果通信失效，各節(jié)點仍有本地存儲的處理能力，所以系統(tǒng)的安全性很高。同時，當系統(tǒng)規(guī)模擴大時，虛擬主機的I/O系統(tǒng)可以避免網(wǎng)絡通信的沖突和不受網(wǎng)絡速度的局限，從理論上講也不受系統(tǒng)大小的限制，比其他通信系統(tǒng)簡單、費用低。
3.LonWorks電力線收發(fā)器
一般LonWorks網(wǎng)絡上的智能節(jié)點是通過專門的電纜線來連接的。這些電纜設備的安裝與維護費用十分昂貴。專用電纜的安裝通常使用昂貴的導管來穿線與放接線盒，以便于維護。安裝分離的數(shù)據(jù)線與電源線意味著需要花費大量的時間來分別對數(shù)據(jù)線與電力線進行維護與檢查。每增加一個傳感器或輸出，則數(shù)據(jù)線與電力線都必須相應的改變。
電力線是連結網(wǎng)絡各節(jié)點的傳輸媒質(zhì)，它遍布于大部分傳感器、激勵器與有關的設備，因為這些裝置需要電力線來供電。因此LonWorks電力線載波技術提供了一種優(yōu)秀而廉價的方法，來連接各個網(wǎng)絡節(jié)點。當安裝了帶有LonWorks電力線載波技術的傳感器或激勵器時，其電力線同時提供了對通信媒介的訪問，即系統(tǒng)的電源線能夠同時發(fā)送與接收通信數(shù)據(jù)。從而大大降低了系統(tǒng)的成本與安裝的復雜性。
因為電力線貫穿于整個系統(tǒng)，這使信號傳輸和遠程顯示變得十分簡單，只需要把控制器插入適當?shù)碾娫床遄?，顯示器就可以接收到整個設施的狀態(tài)信息。
利用電力線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂葡到y(tǒng)如上圖所示。50/60Hz的供電線不能很好地傳輸有用的數(shù)據(jù)，因為它通常會對傳輸信號產(chǎn)生40～60dB的衰減。此外，電動機、光度調(diào)節(jié)器、噪聲等也會干擾低電平的電源線控制信號。Echelon公司開發(fā)出了一種獨特的信號處理方法與糾錯方法來適應電源線，可以降低信號衰減，提高信噪比，改善通信性能，使其成為一種魯棒性較好的通信線路。
分布頻譜信號最適合在電力線上傳輸，它能有效地抑制噪聲干擾。最理想的分布頻譜傳輸是將信號分布在最寬的帶寬上。在美國，電源線信號傳輸?shù)膸挊O限由聯(lián)邦通訊委員會制定。最低頻率在100kHz左右，低于這個頻率會使電源線噪聲大大增加，最高頻率是450kHz。為了最大可能地使用350kHz帶寬，Echelon開發(fā)了一種改良的直接順序分布頻譜編碼技術，該技術提供10kbit/s的速率
在各種電力線收發(fā)器中，以DSP為基礎的PLT-21電力線收發(fā)器在大多數(shù)的應用中顯示出良好的性能，它的傳輸媒介是電力線，速率5kbit/s，拓撲結構為自由結構，節(jié)點為32385，符合全球的電力線通信規(guī)格。
需要發(fā)送的信號通過耦合電路傳送到電力線上進行發(fā)送。電力線上的信號也可以通過耦合電路被PLT-21電力線收發(fā)器接收，經(jīng)過PLT-21處理后的信號由Neuron芯片進行運算處理后，產(chǎn)生的控制信號可送到用戶的應用電路以實現(xiàn)其控制功能。
4.電力線收發(fā)器在家用電器中的應用
隨著信息技術的發(fā)展，為了滿足人們生活高品質(zhì)的需要，家用電器網(wǎng)絡化成為日益關注的領域。家用電器產(chǎn)品如果采用了LonWorks技術來進行數(shù)據(jù)采集和控制，則家用電器產(chǎn)品就成為LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡上的智能節(jié)點，網(wǎng)上的各種家用電器產(chǎn)品可以很容易地互相進行數(shù)據(jù)通信與遠程控制。LonWorks現(xiàn)場總線網(wǎng)絡還可以與Internet互聯(lián)，從而可以通過Internet獲得電器生產(chǎn)商提供的遠程故障診斷與設備維護等技術支持。
LonWorks電力線收發(fā)器技術不需要復雜的網(wǎng)絡配置，不需要聯(lián)接新的電纜線，只需要將安裝有LonWorks電力線收發(fā)器的家用電器產(chǎn)品的電源插頭插入電源插座，就能夠?qū)崿F(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡互聯(lián)。
