CN102801445A - 高性能电力线通信群系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高性能电力线通信群系统。一种装置包括：电力输入端，用于经由电力电缆将外部AC电力提供给装置；滤波器，用于将来自外部的噪声从提供的外部AC电力滤除，因此用于产生经滤波的AC电力；至少一个电力插座，用于将经滤波的AC电力提供给至少一个其他装置；PLC调制解调器，配置为连接到至少一个电力插座，使用经滤波的AC电力经由电力线通信将数据传输到至少一个其他装置或者从至少一个其他装置接收数据；以及管理部件，配置为建立与至少一个其他装置的数据连接，以及检测至少一个其他装置是否具有PLC功能。还提出了相应的电力线通信系统和相应的电力线通信方法。

Description

高性能电力线通信群系统

技术领域

本发明涉及可在电力线通信系统中使用的装置。本发明进一步涉及对应的电力线通信系统以及电力线通信方法。

背景技术

电力线通信(PLC)是描述使用用于数据同时分发的电力分发线路的方法的术语，又称为干线通信、电力线传输(PLT)、宽带电力线(BPL)、电力带或电力线网络(PLN)。载体可通过在电力网络的标准50Hz或60Hz交流电(AC)上叠加模拟信号来传达语音和数据。为了室内应用，PLC设备可将家用电力线路用作传输介质，用于数据传送。

但是，电力线通信系统中装置之间的电力线通信可能受位于电力线通信系统外部但是连接到相同电力线路的其他装置或系统影响。例如由相同电力网络供电但是不参与PLC系统或者参与另一PLC系统的吸尘器、电钻、调光器、电子镇流器或开关电源可能由于由其产生的噪声而在干线电力网络中造成干扰。

因此，用于分发数据的其他载体(例如HDMI或S-video线缆)被用于相互通信的装置之间的短距离。这样会导致将不同的通信装置相互连接的多个线缆，这导致复杂的网络体系结构。

本发明的一个目的在于使得能够在没有来自电力线通信系统外部影响的情况下在电力线通信系统的多个装置之间实现电力线通信。本发明的另一目的在于对广范围的应用将数据吞吐率最大化并提高使用灵活性。本发明的另一目的在于提供一种电力线通信系统，其使得带附加载体的复杂线路过时，且相比于普通系统，给予更低的复杂性和安装投入。附加载体例如是电和/或光音频线缆、复合视频线缆、S-video线缆、SCART线缆、HDMI线缆。

发明内容

上述目的至少通过如下的技术方案而实现。

本发明的一个技术方案提供了一种装置，该装置包括以下部件：电力输入端，用于经由电力电缆将外部交流电力提供给所述装置；滤波器，用于将来自外部的噪声从所提供的外部交流电力滤除，并用于产生经滤波的交流电力；至少一个电力插座，用于将所述经滤波的交流电力提供给所述装置外部的连接到所述至少一个电力插座的至少一个其他装置；PLC调制解调器，配置为连接到所述至少一个电力插座，使用所述经滤波的交流电力经由电力线通信将数据发送到所述至少一个其他装置或者从所述至少一个其他装置接收数据；以及管理部件，配置为建立与所述至少一个其他装置的数据连接，以及检测所述至少一个其他装置是否具有PLC功能。

本发明的另一技术方案提供了一种电力线通信系统，该系统包括上述装置以及能够进行PLC通信的至少一个其他装置。

本发明的又一技术方案提供了一种包括第一装置和至少一个第二装置的电力线通信网络中的电力线通信方法，所述方法包括：将来自干线电网的外部交流电力提供给所述第一装置；将所述至少一个第二装置连接到所述第一装置；通过所述第一装置的管理部件检测所述第二装置是否具有PLC通信功能；以及如果所述管理部件检测到所述至少一个第二装置具有PLC功能，就通过如下方式将所述电力线通信网络与干线电网隔离而实现电力线通信：使用滤波器将来自所述干线电网的噪声从外部交流电力中滤除，在所述第一装置中产生经滤波的交流电力，向所述至少一个第二装置提供所述经滤波的交流电力以及将所述经滤波的交流电力用于所述电力线通信网络中的电力线通信；以及如果所述管理部件检测到所述至少一个第二装置不具有PLC功能，就防止与所述至少一个第二装置的任何电力线通信。

本发明还提供了其他更具体的技术方案。

附图说明

考虑附图以及后面的描述，本发明的其他细节变得显而易见。

图1示出根据本发明实施例的装置的示意性方框图。

图2示出根据本发明实施例的电力线通信系统的示意性方框图，其中所有装置都包括PLC调制解调器。

图3示出根据本发明其他实施例的电力线通信系统的示意性方框图，其中通过不包括PLC调制解调器的第一装置将PLC系统与干线电力网络隔离。

图4示出根据本发明其他实施例的装置的示意性方框图。

图5示出根据本发明实施例的电力线通信方法的流程图。

图6示出根据本发明其他实施例的电力线通信方法的流程图。

图7A示出根据本发明其他实施例的电力线通信系统的示意性方框图，其中向每个插座提供附加滤波器。

图7B示出根据本发明其他实施例的电力线通信的示意性方框图，形成PLC群。

具体实施方式

下面描述说明书的实施例。重要的是注意，下面所有所述实施例以及它们的特性和技术特征都可以以任何方式组合，即，没有关于某些所述实施例、特性和技术特征不可相互组合的限制。

在图1中，示出可在电力线通信系统中使用的装置100的示意性方框图。装置100包括电力输入端101，电力输入端101用于经由电力电缆102向装置100提供外部AC电力，电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络(家用电力线路)，例如公寓或单个家庭房屋中的壁装电源插座。应当注意，对于术语“电力输入端”，可以理解为用于提供外部AC电力的任何输入端，例如布置在装置外部且配置为连接到电力电缆的插头的输入端子，或者电力电缆到装置内部组件的内部连接。此外，对于术语“电力电缆”，可以理解为具有任意长度的电力电缆，甚至只是连接到电力输入端的插头。装置100还包括其输入端连接到电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自装置100外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与至少一个嵌入式电力插座相连接，嵌入式电力插座用于将经滤波的AC电力提供给至少一个其他装置。例如可将至少一个电力插座放置在装置100后侧。

在图1中，示出三个电力插座110、120、130，用于将多达三个其他装置连接到装置100，且用于向这些其他装置提供经经滤波的AC电力。但是，只要满足了电力消耗和安全的要求，装置100可包括任何数量的电力插座。此外，电力插座110、120、130可以是任何类型，例如类型A、B、C、D、E、F、G、I、K、L或M，且各个电力插座可以是不同的类型。

滤波器103可以是任何种类的电子滤波器，适合于将噪声从电力输入端101提供的外部AC电力中滤除。也就是说，滤波器103可以是无源或有源滤波器、模拟或数字滤波器、高通、低通或带通滤波器或者不同滤波器的组合。滤波器103将不要的频率成分(会影响电力线通信)从外部AC电力中消除。滤波器103产生经滤波的AC电力，相比于外部AC电力，经滤波的AC电力包括无影响频率成分或者至少包括影响不那么大的频率成分。与使用外部AC电力的电力线通信相比，使用经滤波的AC电力的电力线通信特征在于更高的通信质量和通信可靠性以及更大的数据吞吐量。

此外，滤波器103消除使用经滤波的AC电力的电力线通信系统的频率成分，因此它们不影响连接到外部AC电力的任何装置。

滤波器103在两个方向上将使用经滤波的AC电力的电力线通信网络与干线电网(例如建筑的干线电网)隔离，因此电力线通信网络不受其他装置或者使用外部AC电力的电力线通信网络影响，并且不影响其他装置或者使用外部AC电力的电力线通信网络。

装置100配置为经由与至少一个嵌入式电力插座相连接的电力电缆向至少一个其他装置提供经经滤波的AC电力。因此，至少一个其他装置可以不在任何其他电源插座连接到干线电力网络或者家庭电力网络。

装置100包括PLC调制解调器104，PLC调制解调器104配置为连接到电力插座110、120、130的至少其中之一，并向连接到与PLC调制解调器104相连接的电力插座110、120、130其中之一的另一装置(图2中未示出)传输数据，或者由其接收数据。对于PLC调制解调器104与连接到电力插座110、120、130其中之一的其他装置之间的电力线通信，使用通过滤波器103提供的经滤波的AC电力。也就是说，当PLC调制解调器104和电力插座110、120、130其中之一连接到滤波器103的输出端时，在经滤波的AC电力上调制数据。

可选地，装置100可包括至少一个其他组件105，例如微型计算机、显示器、无线电设备或任何其他组件，其中至少一个其他组件105配置为与电力输入端101相连接，并被供以外部AC电力。因此，至少一个其他组件105不因为产生噪声而影响使用经滤波的AC电力的电力线通信。

此外，装置100可包括第一开关106。在第一开关状态下，第一开关106配置为将PLC调制解调器104连接到滤波器103的输出端以及电力插座110、120、130的至少其中之一，如图1所示。这允许PLC调制解调器104使用经滤波的AC电力与连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的至少一个其他装置通信。在第二开关状态下，第一开关106配置为将PLC调制解调器104直接连接到电力输入端101。因此，PLC调制解调器104可使用外部AC电力与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置通信。

装置100还可包括第二开关107。在第一开关状态下，第二开关107配置为将至少一个电力插座110、120、130连接到PLC调制解调器104以及滤波器103的输出端，如图1所示。这允许连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置使用经滤波的AC电力与PLC调制解调器104通信。在第二开关状态下，第二开关106配置为将至少一个电力插座110、120、130连接到电力输入端101。因此，滤波器103被旁路或短路，并且连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置可使用外部AC电力与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置直接通信。

或者，可以提供多个第二开关107，针对装置100的电力插座110、120、130中的每一个配备一个第二开关107，因此可任意选择将用于特定电力插座110、120、130的滤波器103旁路或者不将滤波器103旁路。

或者，PLC调制解调器104可操作为连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的装置与干线电力网络或家庭电力网络之间的网关。也就是说，PLC调制解调器104可将来自内部网络的PLC数据桥接到外部，内部网络用于PLC调制解调器104与连接到电力插座110、120、130的至少其中之一的至少一个装置之间的通信。

装置100可包括第一开关106或第二开关107或者第一开关106和第二开关107。如果装置100包括第一开关106和第二开关107，就存在可能开关状态的不同组合。此外，可将第一开关106和第二开关107集成在一个开关部件中。

装置100进一步包括管理部件108。管理部件108配置为建立与插入电力插座110、120、130任何一个的任何装置的数据连接。因此，管理部件108可以控制第一开关106和/或第二开关107以及任何其他开关，因此可以在管理部件108与电力插座110、120、130任何一个之间建立数据连接。管理部件108配置为检测插入(即，连接)电力插座110、120、130任何一个的装置是否具有PLC功能并因此是PLC使能装置。因此，管理部件108配置为检测至少一个其他装置的任何一个具有PLC功能，还是不具有PLC功能。为了检测连接到装置100的某一其他装置是否是PLC使能装置，管理部件108寻求利用比电力线通信期间使用的更低的低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率建立与所连接装置的数据连接，特别是数据通信。

如果连接到装置100的电力插座110、120、130任何一个的装置不支持PLC并且不是PLC使能装置，那么它或者不启动与管理部件108的通信，或者不能通知管理部件108它支持PLC，因此它将被管理部件108识别为非PLC使能装置。在这种情况下，管理部件108防止任何PLC功能或信号被提供给电力插座110、120、130中该非PLC装置连接到的相应电力插座。换言之，装置100的智能程度是它不暗示连接到其电力插座110、120、130任何一个的任何装置是PLC使能装置，并且一旦装置连接到装置100，不试图启动任何电力线通信。

一方面当检测至少一个其他装置是否连接到装置100时通过低传输功率、低带宽和/或低中心频率的管理部件108的操作，以及实际的PLC操作可以理解为代表操作的两种不同模式。管理部件108因此被配置为操作在设置模式和/或PLC模式下，因此整个装置100也被设置为操作在设置模式和/或PLC模式下。在设置模式下，管理部件108利用相比于实际电力线通信，即相比于PLC模式的低传输功率、低带宽和/或低中心频率建立与至少一个其他装置的数据连接。如果管理部件108确定连接到装置100的至少一个其他装置具有PLC功能，则至少关于与所述至少一个其他装置的连接，管理部件108从设置模式切换到PLC模式。这意味着，关于已经确定为提供PLC功能的示例性第一其他装置，管理部件108可操作在PLC模式下，而关于仍未确定为提供PLC功能或者失去以前的PLC功能的示例性第二其他装置，管理部件108操作在设置模式下。

如果上述情形的至少一个其他装置或示例性第二其他装置被管理部件108确认不具有PLC功能，则关于该至少一个其他装置或示例性第二其他装置，管理部件108不会进入PLC模式。在设置模式下，至少对于相应的其他装置，不通过管理部件108(即，不通过装置100)提供PLC功能。这意味着限制其他装置的PLC，这可以通过将其他装置实际上与PLC源或PLC调制解调器切断，或者通过仅不经由相应的适配器和/或线缆连接激活用于其他装置的相应PLC功能来实现。因此，避免了建立与不支持PLC的装置的电力线通信，即，试图利用相对的高传输信号功率、高带宽和/或高中心频率建立电力线通信，因此避免了PLC群的寄生场和其他消极副作用。此外，因为只通过低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率进行所连接的装置是否是PLC使能的检测，所以将该检测程序所致的副作用最小化。

管理部件108可附加地或替代性地配置为禁止装置100与非PLC装置的任何形式的连接，因此不仅限制向其提供PLC功能，而且例如利用装置100的开关106、107的任何一个，限制对装置的简单电力供应，以完全断开装置100与非PLC装置的连接。此外，在管理部件108确定没有PLC能力的示例性其他装置连接到装置100之后，不仅不能切换到PLC模式，而且设置模式会终止，并且示例性其他装置的任何连接都被切断。然后，防止示例性其他装置在装置100上引起保持连接时会出现的寄生效应。

在未知装置(例如连接到电力插座110、120、130的一个所述其他装置)是PLC使能装置(即，具有PLC功能的装置)的另一情况下，对所连接装置类型的检测与上述类似。管理部件108再次寻求利用低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率建立与所连接装置的数据连接，特别是数据通信。这意味着，关于未知装置采用设置模式。低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率分别低于在电力线通信中(即，在PLC模式中)或为了电力线通信使用的传输信号功率、带宽和中心频率。因为在本示例中当前连接的其他装置具有PLC功能，所以能够解释通信建立以及为了建立连接而向管理部件108输出相应的反馈。因此，管理部件108识别出当前连接的装置具有PLC功能，因此是PLC使能装置。因此，管理部件108关于该以前未知的装置切换到PLC模式，因此允许向当前连接的装置提供全PLC功能，即，向PLC使能装置连接的电力插座110、120、130中的相应插座提供全PLC功能。可采用相比于设置模式中通过管理部件108采用的更高的传输信号、更高的带宽和/或更高的中心频率实现PLC功能，这是因为除了非PLC装置之外，当前PLC使能装置将被配置为即使提供了PLC功能也将PLC群上的寄生效果最小化。

也可以向管理部件108提供计时功能，因此它可以操作在设置模式下并在预定时间周期里等候来自所连接装置的响应。就此来说，设置模式可表示未使用传输信号功率、带宽和/或中心频率时管理部件108的操作模式，这是因为关于与所连接装置的数据通信，管理部件完全被动。如果在该周期里未提供响应，则管理部件108可假定没有PLC使能装置连接到装置100，并保持在设置模式，防止与所连接装置的PLC，甚至完全切断所连接装置。也可以向管理部件108提供注意到是否有任何装置插入电力插座110、120、130的任何一个的功能。这例如可以在装置100中利用电阻监督来实现。每一次管理部件108注意到这样的连接，就执行上述检测所连接装置是否支持PLC功能的功能。这意味着当至少一个其他装置连接到装置100时，关于该至少一个其他装置，管理部件108总是操作在设置模式下。或者，管理部件108可通过预定义或预定的重复周期，重复地执行上述检测，不需要注意到其他装置是否连接到装置100。

管理部件108能够建立与连接到装置100的外部装置的通信的上述特征也可用于检测所连接的PLC使能装置是否正确地设置和正确地工作。当管理部件108试图建立与连接到电力插座110、120、130其中之一的装置的通信时，在设置模式下可向该装置提供低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率质询(challenge)信号。如上所述，如果该装置不提供PLC功能，则关于管理部件108发出的质询信号不发送响应，或者响应指示不支持PLC，并且管理部件108因此将装置识别为非PLC装置。

但是，如果所连接装置是PLC使能的但是没有正确地配置，例如其设置或操作模式没有正确工作，则PLC装置可以通过允许管理部件108检测PLC使能装置确实连接，但是没有正确设置或配置的方式响应管理部件108的质询信号。例如，所连接装置的响应可包括不同于正确设置PLC装置的信号功率、带宽和/或低中心频率。因此，管理部件108甚至可确认所连接装置虽然是PLC使能装置，但没有正确设置。在这种情况下，管理部件108可完全断开未正确设置的装置与装置100的连接，即断开与PLC功能以及起码的电力供应两者的连接。这意味着关于该所连接装置未进入PLC模式。或者，可以只向未正确设置的PLC装置提供简单的电功率，而不提供任何PLC功能。因此，管理部件108的设置模式可包括向连接到装置100的外部装置提供电能，但是没有附加的电力线通信功能。此外也可以是，管理部件108配置为例如通过使其重启，或者通过改变通信处理或具体PLC协议以使得正确设置所连接的PLC装置，从而正确设置所连接的PLC装置。

通过这些功能，即使未正确配置或者可能失去预先给定的正确配置，因此基本不能正确工作的PLC装置也被防止不正确工作或者被完全防止在网络中工作。因为未正确设置的PLC装置可能严重影响PLC群中的其他PLC装置，所以管理部件108和装置100提供将这样的影响最小化的功能，这是因为未正确设置的PLC装置或者不被提供服务，或者被正确地设置。

可向装置100提供第一电磁辐射场，其中至少一个其他装置经由带绞合电缆的电力线线缆和/或利用第二电磁辐射场连接到至少一个电力插座110、120、130。附加地或替代性地，向至少一个电力插座提供第三电磁辐射场，第三电磁辐射场所具有的特征波阻抗与所述电力线线缆或连接到至少一个电力插座110、120、130的另一线缆的特征波阻抗相匹配。

装置100例如可以是机顶盒、

HDD记录器、无线电接收器、卫星接收器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

但是装置100不限于提供上述电力线通信功能，即用于专门将外部PLC域与本地PLC群相连接的PLC的网关功能，而是可以进一步适合于充当本地PLC群内部和/或外部所有PLC使能装置之间的网络集线器、网络交换机和/或网络路由器。因此，装置100提供分别类似于或甚至等同于LAN或WLAN网络的智能网络节点的功能。此外装置100不限于电力线通信功能，而是可包括通过其他通信技术，例如LAN、WLAN、USB、火线(FireWire)、MoCA以及很多其他技术支持的接口和全路由支持。

此外，装置100还可适合于管理上述电力线通信功能以及本地群中参与装置的设置，而不必提供用于将本地群与其他群或外部网络互连的功能。在这种情况下，上述所有网关功能只表示本地群中的参与装置，不表示用于处理外部请求或者向本地群外部提供流出数据的网关功能。

术语“群”表示连接在电力输入端101之后的多个PLC使能装置，即，装置100以及连接到电力插座110、120、130任何一个的任何PLC装置。该PLC群可视作一PLC网络，该PLC网络可连接到向装置100提供PLC功能的整个PLC系统，但是PLC网络可构成宏观网络，例如包括装置100以及与其连接的PLC装置的内部网络。因此，除了只是PLC装置功能之外，装置100还提供针对数据交换技术和媒体的接口功能。

连接到装置100的至少一个电力插座110、120、130的其他装置的示例可以是TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源。

在装置100中，除了上述滤波之外，还通过以下措施中一个或多个将本地PLC群中的电辐射最小化。可将任何电力线线缆或电缆绞合，因此将其电磁辐射最小化。也可以通过各自的屏蔽层将电力线线缆或电缆屏蔽，例如通过包绕线缆或电缆的隔离金属网。替代性地或附加地，可将任何连接器、插座、适配器以及开关电磁屏蔽，以将其电磁辐射最小化。此外，可向装置100本身提供电磁屏蔽层，以将电磁辐射最小化。

图2示出根据本发明实施例的电力线通信系统200的示意性方框图。PLC系统200包括第一装置100和至少一个第二装置。在图2中，通过示例的方式示出三个第二装置210、220、230。但是，系统200可包括任何数量的第二装置，例如仅一个或多于三个。第一装置100与参照图1所述的装置100一致。第一装置100包括第一电力输入端101，第一电力输入端101用于经由第一电力电缆102向第一装置100提供外部AC电力，第一电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络。第一装置100还包括其输入端连接到第一电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自第一装置100外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与至少一个嵌入式电力插座相连接，嵌入式电力插座用于将经滤波的AC电力提供给至少一个第二装置。在图2中，通过示例的方式示出三个电力插座110、120、130。但是，第一装置100可包括任何数量的电力插座，其中电力插座的数量至少等于系统200的第二装置的数量。也就是说，例如，如果第二装置的数量为2，则电力插座的数量等于或大于2。

第一装置100还包括PLC调制解调器104。PLC调制解调器104配置为连接到至少一个电力插座110、120、130，并向至少一个其他或第二装置210、220、230传输数据或者由其接收数据。

每个第二装置210、220、230分别包括第二电力输入端211、221、231，用于经由相应的第二电力电缆212、222、232向第二装置210、220、230提供AC电力，第二电力电缆212、222、232配置为连接到电力插座110、120、130的其中之一。第二电力电缆212、222、232的插头应当适合于它所连接的电力插座110、120、130的类型。如果第一装置100包括如上所述的第二开关107，那么提供给第二装置210、220、230的AC电力可以是通过滤波器103产生的经滤波的AC电力，或者是外部AC电力。

每个第二装置还包括各自的第二PLC调制解调器214、224、234，第二PLC调制解调器214、224、234配置为连接到各自的第二电力输入端211、221、231，并经由电力线通信向第一PLC调制解调器104或另一装置传输数据或者由其接收数据。

也就是说，第一装置100可使用经滤波的AC电力经由电力线通信与至少一个第二装置210、220、230通信。此外，至少一个第二装置210、220、230可使用经滤波的AC电力经由电力线通信与另一个第二装置210、220、230直接通信。如果第一装置100包括如上所述的第一开关106，那么在第一开关106的第二开关状态下，第一装置100可使用外部AC电力与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置通信。此外，第一PLC调制解调器104可使用外部AC电力，将来自第二装置210、220、230的至少其中之一的数据桥接到连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置。如果第一装置100包括如上所述的第二开关107，那么在第二开关107的第二开关状态下(其中外部AC电力用于电力线通信)，第二装置210、220、230可以与连接到干线电力网络或家庭电力网络的其他装置直接通信。

可选地，每个或一部分第二装置210、220、230可分别包括至少一个其他组件215、225、235，其中其他组件使用通过相应的第二电力输入端211、221、231提供的AC电力。其他组件215、225、235的示例是显示器、微控制器、扬声器等等。

第一装置，即PLC系统200的第一装置100例如可以是机顶盒、TV、PLAYSTATION、HDD记录器、无线电接收器、DVD播放器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元、电力接线盒或者用于若干单元的外部电源。

第二装置，即PLC系统200的至少一个其他装置的任何一个的示例可以是机顶盒、TV、PLAYSTATION、HDD记录器、无线电接收器、DVD播放器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元、电力接线盒或者用于若干单元的外部电源。

系统200例如可以是HiFi放大系统或者使用用于若干单元的一个外部电源的任何其他系统。

在图3中，示出根据本发明另一实施例的电力线通信系统300的示意性方框图。PLC系统300包括第一装置301和多个第二装置。在图3中，通过示例的方式示出三个第二装置310、320、330。但是，系统300可包括任何数量大于一的第二装置，例如两个或大于三个。

第一装置301包括第一电力输入端101，第一电力输入端101用于经由第一电力电缆102向第一装置301提供外部AC电力，第一电力电缆102连接到电力电源插座(未示出)，电力电源插座连接到干线电力网络或家庭电力网络。第一装置301还包括其输入端连接到第一电力输入端101的滤波器103，滤波器103配置为将来自第一装置301外部的噪声从提供的外部AC电力中滤除。因此滤波器103产生经滤波的AC电力，在滤波器103的输出端提供。滤波器103的输出端与多个嵌入式电力插座相连接，嵌入式电力插座用于将经滤波的AC电力提供给多个第二装置。在图3中，通过示例的方式示出三个电力插座110、120、130。但是，第一装置301可包括任何数量的电力插座，其中电力插座的数量至少等于系统300的第二装置的数量。也就是说，例如，如果第二装置的数量为2，则电力插座的数量等于或大于2。与参照图1所述的装置100不同，第一装置301不包括PLC调制解调器。可选地，第一装置301可包括类似于参照图1所述的第二开关107的开关。

每个第二装置310、320、330分别包括第二电力输入端311、321、331，用于经由相应的第二电力电缆312、322、332向第二装置310、320、330提供AC电力，第二电力电缆312、322、332配置为连接到电力插座110、120、130的其中之一。第二电力电缆312、322、332的插头318、328、338应当适合于它所连接的电力插座110、120、130的类型。

每个第二装置还包括各自的第二PLC调制解调器314、324、334，第二PLC调制解调器314、324、334配置为连接到相应的第二电力输入端311、321、331，并向至少一个其他PLC调制解调器314、324、334传输数据或者由其接收数据。因为将经滤波的AC电力用于电力线通信，所以PLC系统300使用外部AC电力与干线电力网络或家庭电力网络隔离地通信。

PLC系统300的第一装置301向第二装置310、320、330提供经滤波的AC电力，因此在没有来自外部的影响的情况下提供AC电力用于第二装置310、320、330之间的电力线通信。第一装置301本身不与PLC系统300中的其他装置通信。

可选地，每个或一部分第二装置310、320、330可分别包括至少一个其他组件315、325、335，其中其他组件被供以经滤波的AC电力。

PLC系统300的第一装置301例如可以是多扩展电力板或者包括多个电力插座的多电源插座电力板，并且系统300的第二装置例如可以选自包括机顶盒、

HDD记录器、无线电接收器、计算机、TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组。

通常，例如将能够相互通信的不同装置放置在一个房间里，并且仅以短距离相互分离。如果这些装置要相互通信，那么例如可以通过连接到至少两个装置的HDMI线缆或者通过无线链路来分发数据。根据本发明，使用经滤波的AC电力经由电力线通信在关于PLC系统200所述的第一装置与第二装置之间或者在关于PLC系统300所述的第二装置之间分发数据可代替HDMI线缆、IEEE1394、VGA、DVI、USB、eSATA、ETH等等。此外，本发明可代替无线链路，例如IEEE802.11、WiFi、WHDI、UWB、无线HDMI、无线HD、无线USB、ZigBee、蓝牙等等。相比于基于HDMI线缆的系统，这使得包括相互通信的装置的系统的总成和体系结构更简单，这是因为对于每个装置除了电力电缆之外不需要线缆。此外，各个装置可以相互通信，而不需要将通过第一HDMI线缆接收的数据传输到第二HDMI线缆的桥接组件。相比于基于相互通信的装置之间的无线链路的系统，根据本发明的PLC系统更便宜、更可靠。

此外，根据本发明的PLC系统的装置可使用自适应电力管理将它们的馈送信号电平降低到最小值。这降低了对滤波器103的要求，减少了由于PLC系统的装置所致的其他装置和系统的影响。

另一方面，根据本发明的PLC系统的电力线网络可使用更高的电力电平，这是因为通过滤波器103将电力线网络与干线电力网络隔离或者与家庭电力网络隔离。

此外，图3所示的电力线通信系统300形成PLC群，即包括装置301以及连接到整个PLC网络的第二装置310、320、330的PLC网络。PLC群中的PLC通信以及与整个PLC网络的PLC通信可以实现。可能影响PLC群和/或整个PLC网络的干扰被有效地最小化甚至被完全克服，并且因此，数据吞吐率和使用灵活性被最大化。通过上述功能，特别是通过滤波器103以及通过装置301的管理部件108提供的功能实现这一点。

经由开关109可将本实施例中的管理部件108同时连接到每个电力插座110、120、130。管理部件108能够识别第二装置310、320、330的其中之一或者插入电力插座110、120、130任何一个的任何其他装置是否是正确设置的PLC使能装置、未正确设置或工作的PLC装置或者不支持PLC功能的装置。管理部件108可经由建立相应电连接的开关109，连接到与电力插座110、120、130其中之一相连的相应的第二或其他装置。然后管理部件108经由开关109以及装置连接到的相应的电力插座向相应的所连接装置发送PLC信号。PLC信号具有低传输功率、低带宽和/或低中心频率，这是因为在所连接装置有故障或者不是PLC使能装置的情况下，PLC信号有经由所采用的线路甚至经由空气以电磁场的形式在PLC群内被发射的风险。只要所连接装置没有被管理部件108识别或检测为正确设置的PLC使能装置，就不会利用像在正常的电力线通信操作中那样更高的传输功率建立与所连接装置的PLC通信。

简而言之，仅在所连接装置通过具有预定义的传输功率、带宽和/或中心频率或者具有预定义数据内容的PLC响应信号响应于质询信号时，管理部件108才向所连接装置发送PLC质询信号，并允许与其正常的PLC通信。

应当注意，可独立于滤波器103提供管理部件108以及开关109的所述功能，反之亦然。也就是说，图1的装置100以及图3的装置301可包括滤波器103和管理部件108，或者只包括滤波器103，没有管理部件108，或者只包括管理部件108，没有滤波器103。

此外，每个第二电力电缆312、322、332包括相应的插头318、328、338，如上所述，其中插头318、328、338适合于它所连接的电力插座110、120、130的类型。另外，每个插头318、328、338可配置为检测是否其直接连接，即插入任何一个电力插座110、120、130，或者例如经由任何另外的适配器、适配器线缆或其他装置连接。利用电力插座110、120、130其中之一与插头318、328、338其中之一之间的机械耦合可实现这一点，该插头可指示另一项目的互连或者甚至可以禁止经由另一项目的连接。或者，插头318、328、338可包括电磁场传感器，电磁场传感器能够感测电磁场，特别是相应插头318、328、338附近的电磁场。

例如如果将另外的适配器互连在插头318与电力插座110之间，其中适配器并非专用于PLC通信或者专用于PLC群或网络，那么在电力线通信的情况下适配器会导致电磁场辐射。在这种情况下插头318将感测适配器发射的电磁场并推断PLC群或PLC网络中出现非PLC就绪项目。因此，插头318例如可以向管理部件108发送相应的警告信号，以使得后者终止与关联于插头318相关联的第二装置310的任何PLC。作为另一示例，也可以是插头318本身终止任何电连接，禁止与装置301的任何数据交换。因此，防止了非PLC就绪适配器传送PLC信号并因此对PLC群具有寄生信号影响。

附加地或替代性地，通过以上针对插头318、328、338所述的方式，装置301的电力插座110、120、130能够感测PLC群中是否有非PLC就绪项目。

此外，通过主动识别功能可进一步扩展插头318、328、338和/或电力插座110、120、130的所述检测功能。根据该功能，例如每个插头318、328、338可以存储一旦在它们之间建立相应的电连接就可以提供给装置301的标识(ID)数据。ID数据可以不仅仅将相应的第二装置310、320、330识别为PLC使能装置，而是可以进一步传递关于相应的第二装置支持什么信号电平、带宽、中心频率、电磁屏蔽或辐射电平的信息。该信息将提供给管理部件108并用于识别当建立与相应的第二装置的PLC连接时或者操作相应的第二装置时支持或预期哪种信号电平、带宽、中心频率和/或电磁屏蔽层或辐射电平。例如，ID数据可包括用于管理部件108的关于要预期从相应的第二装置提供什么范围的信号电平的信息。

例如，如果在管理部件108出接收到来自相应的第二装置的信号，该信号超出根据ID数据的信号电平范围，则管理部件108可将该第二装置从任何进一步电力线通信甚至电源排除。因此能保证将信号电平保持在预定义范围内，并且PLC群不会由于超出的信号电平而被干扰。在另一示例中，如果管理部件108从所述第二装置接收的信号所具有的信号电平低于根据ID信号的指定电平，则它也可以将所述第二装置与任何进一步电力线通信甚至电源断开连接。即使不会由于从第二装置提供的低信号电平而出现寄生电磁场，也可预期存在第二装置的任何其他故障，故障最终可能与任意形式的PLC干扰一起出现，或者直接经由所利用的电力线线缆，或者经由空气中的电磁场发射。因此，将PLC群以及整个PLC网络中PLC信号质量的任何干扰进一步最小化。

图4示出根据本发明其他实施例的装置400的示意性方框图，装置400基于图1的装置100但是包括另外的功能。因此，装置400包括图1中的项目101至108、110、120和130。此外，装置400包括PLC顺从检测部件408，该检测部件408能够检测PLC群中的受损线缆、装置100导致不需要电磁场辐射的任何故障或者PLC群中有故障的任何其他装置或者甚至不是PLC使能的并因此发射不需要电磁场的任何其他装置。因此，检测部件408例如可包括能够检测电磁场，并适合于判断接收的场是否在允许范围内的天线元件或任何其他元件。在后一情况下，检测部件408例如可指令管理部件108将某一第二装置与PLC群断开连接。但是检测部件408也可包括阻抗检测器，该阻抗检测器适合于检测PLC群中所用线缆的阻抗是否在允许范围外。后者例如是用于将外部装置连接到装置100的电力电缆受损的情况。然后，可预期经由此电缆的电力线通信导致会干扰PLC群的寄生电磁干扰。因此，通过检测部件408可检测产生的电磁干扰本身和/或可检测由于相对于阻抗允许范围变化的阻抗所致相应电缆的损坏。

重要的是理解将管理部件108和检测部件408提供作为装置100的单独项目，但是这两者当然也可以实施为覆盖其自身相应功能的一个单一项目。

图5示出电力线通信方法的流程图。用于包括第一装置和至少一个第二装置的电力线通信网络中的电力线通信的方法包括：将来自干线电网的外部AC电力提供给第一装置(步骤51)以及将电力线通信网络与干线电网隔离(步骤52)。第一装置可参与PLC网络中的电力线通信，或者可以只提供经滤波的AC电力，用于PLC网络中第二装置之间的电力线通信。例如可通过一方面与第一装置的电力输入端相连接、另一方面与建筑的主电网或者干线电力网络的电力电源插座相连接的电力电缆，将外部AC电力提供给第一装置。

通过滤波器将来自干线电网的噪声从外部AC电力中滤除，在第一装置中产生经滤波的AC电力，通过向至少一个第二装置提供经滤波的AC电力以及通过将经滤波的AC电力用于PLC网络中的电力线通信，将电力线通信网络与干线电网隔离。应当从外部AC电力中滤除的噪声例如可能由于来自连接到外部AC电力的其他装置或其他PLC网络的影响所致。例如可通过一方面与第二装置的电力输入端相连接且与作为第一装置一部分的电力插座相连接的电力电缆将经滤波的AC电力提供给至少一个第二装置。第一装置的电力插座配置为与滤波器的出口相连接。

图6示出根据本发明其他实施例的电力线通信方法的流程图。用于包括第一装置和至少一个第二装置的电力线通信网络中的电力线通信的方法包括：将来自干线电网的外部AC电力提供给第一装置(步骤61)以及通过第一装置的管理部件将具有低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率的信号发送到第二装置(步骤62)。

在第一装置(特别是管理部件)的后续步骤(步骤63)中，等候来自第二装置的响应，即，第二装置试图通过响应信号响应通过管理部件发出的信号。第一装置可以或者从第二装置接收正确的响应信号(“是”)，或者不接收正确的响应信号(“否”)。如果根本没有接收响应信号(“否”)，则等同于接收非正确响应信号。正确的响应信号例如在其传输信号功率、带宽和/或中心频率方面可对应于通过管理部件发出的信号，或者满足作为参考预先作为基准而存储在第一装置中的预定义信号参数或数据内容。在这种情况下，管理部件判断第二装置是正确设置的PLC使能装置并建立与第二装置的电力线通信(步骤64)。因此，第二装置连同第一装置以及相应PLC群可能的其他正确设置的PLC使能装置一起构成PLC群的一部分。

如果第一装置没有接收正确信号，则第一装置例如通过能够重启第二装置或者重新配置其设置的管理部件，试图重新配置或者正确地设置第二装置(步骤65)。如果第二装置是可以在PLC群中正确工作但只是因为错误设置而有故障的PLC使能装置，那么这特别有利。此外，可以终止与第二装置的任何电力线通信(步骤66)，如果有故障的PLC使能第二装置不能正确设置，或者如果存在非PLC使能第二装置，那么这特别相关。此外，甚至可以终止第一装置与第二装置之间的任何电力连接(步骤67)。因此，将有故障的PLC使能装置以及不支持PLC的装置从PLC群去除或限制，这将PLC群和整个PLC网络中由于经由线缆或经由空气传播的电磁辐射所致的电力线通信的任何恶化最小化。因此，在PLC群中将数据传送速度最大化。此外，因为第一装置的管理部件管理电力线通信的建立，使得PLC群中只发生正确设置的PLC装置，并且有故障或者不正确屏蔽的第二PLC或非PLC装置的连接不恶化PLC群中的通信，所以将PLC群的灵活性最大化。

图7A中示出装置700，装置700对应于图1的装置100，因为它包括对应的电力输入端101、电力电缆102、滤波器103、PLC调制解调器104、可选的其他组件105、第一开关106、管理部件108以及电力插座110、120、130。除了滤波器103之外，还提供单独的特定滤波器703a、703b、703c，其中每个特定滤波器703a、703b、703c被提供用于插座120、120、130的特定插座。除了能够控制滤波器103之外，控制单元108还能够控制每个特定滤波器703a、703b、703c。

可将不同的装置连接到插座110、120、130，特别是PLC使能装置或者非PLC使能装置。根据图3的所示布置提供的效果是来自所连接的PLC使能装置的PLC信号不能通过未屏蔽的电力线线缆传播。这对于来自PLC使能装置的强(powerful)宽带信号特别有利。每个特定滤波器703a、703b、703c被提供用于连接到插座110、120、130的任何所连接的其他装置，并且因此可以抑制传入的PLC信号，该传入的PLC信号否则将通过未屏蔽电力线例如传播到非PLC使能的其他装置。来自PLC使能的其他装置的这种强宽带信号可代表用于非PLC使能装置的强干扰信号，当连接到PLC网络或PLC群时，该非PLC使能装置将再次能够将这种干扰信号引入网络或群。但是，当特定滤波器703a、703b、703c被布置用于每个插座110、120、130时，防止了可能的干扰信号通过未屏蔽电力线传播。

还参照图7B说明这种布置的其他好处。提供图7B的对应装置700。此外，与装置700类似的装置777连接到装置700，从而形成包括装置700和装置777的PLC群系统。特别地，装置777包括与装置700的插座110、120、130对应的插座710、720、730。此外，提供管理部件708，管理部件708与装置700的管理部件108对应。对应于装置700的特定滤波器703a、703b、703c，装置777包括特定滤波器713a、713b、713c，特定滤波器713a、713b、713c分别被单独提供用于每个插座710、720、730。

任何装置，即，PLC使能的其他装置以及非PLC使能的其他装置可连接到插座110、120、130、710、720、730，而装置777实际上是PLC使能装置。因此，如果PLC使能的其他装置例如连接到装置777的插座720，且装置777和装置700互连以形成PLC群，则经由装置777从所连接的PLC使能的其他装置传播到装置700的宽带PLC不能通过未屏蔽的电力线线缆传播。

管理单元108、708试图建立与所连接的其他装置的PLC通信，并且可分别控制相应的特定滤波器703a、703b、703c或713a、713b、713c。然后如果PLC使能的其他装置例如利用低谱功率密度以保持可能不需要的信号辐射为最小值的方式连接，就可以实现电力线通信。

每个滤波器703a、703b、703c、713a、713b、713c可以是任何种类的电子滤波器，适合于将噪声从电力输入端101提供的、到达相应滤波器的外部AC电力滤除，以及将噪声从经由插座110、120、130、710、720、730传入的任何传入信号和/或AC电力滤除。也就是说，每个滤波器703a、703b、703c、713a、713b、713c可以是无源滤波器或有源滤波器、模拟或数字滤波器、高通、低通或带通滤波器或者不同滤波器的组合，它们可以将不要的频率成分从信号和/或电力消除，该不要的频率成分会影响电力线通信，甚至影响非PLC通信。滤波器703a、703b、703c、713a、713b、713c因此基本上分别对应于装置100和装置700的滤波器103。

特别地，每个滤波器703a、703b、703c、713a、713b、713c可分别经由各个管理部件108和708控制，从而实现具体的滤波特性。例如，如果非PLC使能的其他装置连接到插座120，则管理部件108可以控制对应的滤波器703b，从而充当低通滤波器，只允许50Hz或者例如只是50-60Hz的信号通过。如果PLC使能的其他装置连接，则滤波器703b由管理部件108控制，从而具有对应于特定PLC其他装置的滤波特性，例如对于更老的PLC装置将带宽限制为30MHz。

装置700和装置777的多个管理部件，即管理部件108和管理部件708可以相互通信，优选采用电力线通信，以适应PLC群中的滤波器控制及相应的滤波器设置，因此群中的滤波被全面优化。如果例如滤波器713a、713b、713c的特定滤波器不能完全抑制所识别的不需要的信号成分，就可以控制滤波器703c，以补偿此抑制不足，并至少在装置700中最终抑制所述不要的信号成分。

Claims (15)

1.一种装置，包括：

电力输入端，用于经由电力电缆将外部交流电力提供给所述装置；

滤波器，用于将来自外部的噪声从所提供的外部交流电力滤除，并用于产生经滤波的交流电力；

至少一个电力插座，用于将所述经滤波的交流电力提供给所述装置外部的连接到所述至少一个电力插座的至少一个其他装置；

PLC调制解调器，配置为连接到所述至少一个电力插座，使用所述经滤波的交流电力经由电力线通信将数据发送到所述至少一个其他装置或者从所述至少一个其他装置接收数据；以及

管理部件，配置为建立与所述至少一个其他装置的数据连接，以及检测所述至少一个其他装置是否具有PLC功能。

2.根据权利要求1的装置，其中所述管理部件适合于将所述装置设置为操作在PLC模式或设置模式的其中之一，其中在所述设置模式下，所述管理部件适合于使用低于所述PLC模式中的低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率。

3.根据权利要求2的装置，其中所述管理部件适合于在所述至少一个其他装置连接到所述至少一个电力插座时操作在所述设置模式下，从而建立与所述至少一个其他装置的数据通信。

4.根据权利要求2的装置，其中，如果所述管理部件检测到所述至少一个其他装置具有PLC功能，则所述管理部件适合于操作在所述PLC模式下。

5.根据权利要求2的装置，其中，如果所述管理部件检测到所述至少一个其他装置不具有PLC功能，则所述管理部件适合于继续操作在所述设置模式下。

6.根据权利要求1的装置，其中所述管理部件配置为关于所述至少一个其他装置中的第一装置操作在所述设置模式下，同时关于所述至少一个其他装置中的第二装置操作在所述PLC模式下。

7.根据权利要求1的装置，其中

向所述装置提供第一电磁辐射场，

所述至少一个其他装置经由带绞合电缆的电力线线缆和/或利用第二电磁辐射场连接到所述至少一个电力插座，和/或

向所述至少一个电力插座提供第三电磁辐射场，所述第三电磁辐射场所具有的特征波阻抗与所述电力线线缆或连接到所述至少一个电力插座的另一线缆的特征波阻抗相匹配。

8.根据权利要求1的装置，其中

所述装置进一步提供LAN或WLAN的网络集线器、网络交换机、路由器和/或智能网络节点的功能，以及

其中所述管理部件适合于提供包括LAN、WLAN、USB、火线和MoCA的群组中的至少一个其他通信技术。

9.一种电力线通信系统，包括根据权利要求1的装置以及能够进行PLC通信的至少一个其他装置。

10.根据权利要求9的电力线通信系统，其中

所述系统是HiFi应用系统或者使用用于若干单元的一个外部电源的任何其他系统，以及

所述装置和/或所述至少一个其他装置中任一其他装置是一群组中的成员，该群组包括机顶盒、TV、PLAYSTATION、HDD记录器、无线电接收器、DVD播放器、计算机、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元、电力接线盒或者用于若干单元的外部电源。

11.根据权利要求9的电力线通信系统，其中所述滤波器适合于将包括所述至少一个其他装置的电力线通信网络与提供所述外部交流电力的干线电网隔离。

12.根据权利要求9的电力线通信系统，

其中所述装置是多扩展电力板或者多电源插座电力板，以及

其中所述至少一个其他装置选自包括机顶盒、PLAYSTATION、HDD记录器、无线电接收器、计算机、TV、CD播放器、HiFi放大器、HiFi支架的任何系统组件、计时器单元或者用于若干单元的外部电源的群组。

13.一种包括第一装置和至少一个第二装置的电力线通信网络中的电力线通信方法，所述方法包括：

将来自干线电网的外部交流电力提供给所述第一装置；

将所述至少一个第二装置连接到所述第一装置；

通过所述第一装置的管理部件检测所述第二装置是否具有PLC通信功能；以及

如果所述管理部件检测到所述至少一个第二装置具有PLC功能，就通过如下方式将所述电力线通信网络与干线电网隔离而实现电力线通信：使用滤波器将来自所述干线电网的噪声从外部交流电力中滤除，在所述第一装置中产生经滤波的交流电力，向所述至少一个第二装置提供所述经滤波的交流电力以及将所述经滤波的交流电力用于所述电力线通信网络中的电力线通信；以及

如果所述管理部件检测到所述至少一个第二装置不具有PLC功能，就防止与所述至少一个第二装置的任何电力线通信。

14.根据权利要求13的电力线通信方法，其中

所述检测包括使用低于电力线通信的低传输信号功率、低带宽和/或低中心频率，建立与所述至少一个第二装置的设置数据通信。

15.根据权利要求13的电力线通信方法，其中所述检测

在每次所述至少一个第二装置连接到所述第一装置时执行，或者以预定重复周期重复地执行。

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