CN103200700A

CN103200700A - 一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统

Info

Publication number: CN103200700A
Application number: CN 201310069145
Authority: CN
Inventors: 刘乃安; 冀琼; 孙海建; 尚渭萍; 田刚旗; 柳娜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2013-07-10

Abstract

本发明公开了一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统，它属于通信技术领域。其包括专用电力线载波模块、定制Wi-Fi模块、接入管理服务器。专用电力线载波模块用于实现网络设备与电力线相连，调制解调两边信号；接入管理服务器与Open-WRT路由器配合使用，将通过其接入网络的用户信息转交至管理服务器进行认证，核实其是否具有接入网络的权力；定制Wi-Fi模块用于实现移动终端无线接入网络，并通过其中的继电器模块来实现对电力线上原有电灯的开启和关闭。本发明有效地利用电力线载波通信、Wi-Fi通信、Open-WRT固件及继电器，且具有布设方便、通信距离长、通信速率高、抗干扰能力强、安全性高的优点，可用于家庭、酒店等场所的通信。

Description

一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统，可用于酒店、图书馆等场所的高速通信，系统包含接入控制，可以保障通信的安全，且无需另外布线，使用方便。

背景技术

电力线载波(Power Line Carrier-PLC)是利用输电线作为传输通信的载波通信方式，其特点是线路衰减小，传输可靠。电力线载波通信复用现有电力线路，无需另外布线，可节省前期投资及日常维护费用。

Wi-Fi英文全称为Wireless Fidelity，Wi-Fi可以将手机、个人电脑等终端以无线方式相连接，主要目的是改善设备之间的互通性。现有的Wi-Fi的连接方式主要是通过无线路由器。

Open-WRT是一种可用于某些无线路由器的非商业的第三方固件。它功能强大，具有友好的Web管理和配置界面，可以提供很多“原版”路由器不支持的功能，如接入控制、调整无线发射功率等。

现有室内场所的Wi-Fi网络覆盖方法是通过网线等媒介，在室内先布置好网线，在此之上拓展网络节点。这在一般的家庭用户中可以使用，但是对于大型的网络布置场所，这就需要使用很多网络节点，也就需要使用大量的网线，安装和维护均不方便。下面选取几种现有技术中典型的网络布置方法，对它们所存在的缺点进行具体说明。

专利号为200920264206.X的中国发明专利“基于互联网网线免布线的空调网络集群控制设备”每一空调均设置有一微处理器及电性连接至该微处理器的一RS485总线接口，计算机与所述USB转RS485集线器相连，并通过所述USB转RS485集线器及网线读取所述空调的信息并可对所述空调进行控制，但需要预先布置好网线，并不能真正实现免布线。

专利号为200810047963.1的中国发明专利“一种自动构建无线分布式系统的方法”其接入点需要不断广播包含有本接入点MAC地址的无线分布式系统(WDS)探测帧，监听来自其他接入点的WDS探测帧，并解析出MAC地址以建立数据链路等，构建网络的方法比较复杂，布置繁琐。

专利号为200720118645.0的中国实用新型专利“一种电力线通信适配器及电力线通信系统”其采用了电力线通信，但未考虑到接入控制，不能阻止非法用户的接入，系统的安全性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统，同时实现免布线及接入控制。

为实现上述目的：本发明包括：专用电力线载波模块、定制Wi-Fi模块、接入管理服务器。其中：

专用电力线载波模块，包括电力线载波芯片、以太网物理层模块，该电力线载波芯片用于对数据进行OFDM调制或解调并进行数模转换，其有56位的密匙管理以保证PLC通信安全，并通过耦合变压器与电力线之间互相传输数据；该以太网物理层模块用于完成电力线载波芯片INT5200与以太网接口RJ45间的有效连接。

定制Wi-Fi模块，包括专用电力线载波模块、Wi-Fi接入点、继电器模块。专用电力线载波模块用于将Wi-Fi接入点与电力线相连，调制解调两边信号；Wi-Fi接入点用于移动终端无线接入网络，此接入点经过配置已经具备接入控制功能；继电器模块用来控制原来电力线所连电灯的开启和关闭。

接入管理服务器，用于对接入网络的设备进行认证，防止非法用户接入网络。

所述的电力线载波芯片包括I/O接口、MAC模块、PHY模块、ADC和DAC模块、BPF模块，该I/O接口用于与以太网物理层模块连接实现数据的收发，该MAC模块用于传输以太网数据包，该PHY模块用于对数据流进行OFDM调制并进行传输，该ADC和DAC用于实现模拟信号和数字信号的相互转换，该BPF模块用于对信号进行带通滤波防止对其他部分产生干扰。

所述的以太网物理层模块包括以太网控制器KS8721SL、隔离变压器和RJ45接口，该以太网控制器KS8721SL用于与INT5200连接通过MII和RMII实现数据的收发，该隔离变压器用于实现RJ45接口和KS8721SL之间的数据传输，并起到良好的电磁隔离作用，该RJ45接口用于连接地上主机设备。

所述的Open-WRT路由器包括交换机芯片、MCU、无线网模块、FLASH模块、RAM模块，该交换机芯片用于实现LAN口和WAN口与MCU的连接，该MCU用于从FLASH中读取程序和配置数据进行初始化、控制交换机芯片和无线网模块，该无线网模块用于连接天线和MCU以实现无线通信，该FLASH模块用于存储数据，该RAM模块用于为程序运行和数据处理提供临时存储空间。此Open-WRT路由器经过修改固件已具备接入控制的功能。

所述的继电器模块包括315M无线通信模块、继电器、12V转5V电源转换、散热电路。315M无线通信模块，工作在315MHz频段上，用于形成一个高电平，输出给电路；继电器将315M无线通信模块生成的一个高电平转为常高电平，用于实现电路的接通；12V转5V电源转换用于实现12V电压向5V电压的转换；散热电路用于散热。

所述的315M无线通信模块包括天线模块，数传专用集成电路，天线模块接收来自用户的指令，接受频率为315MHz，交予数传专用集成电路处理，产生一个高电平。

所述的继电器是一种电控制器件，具有控制系统和被控制系统，控制系统在接收到315M无线通信模块生成的高电平之后，在D触发器的作用下，在被控制系统上输出高电平。

本发明基于电力线载波通信技术和Wi-Fi无线通信技术之上，利用现有室内布置的电力线，通过OFDM的调制方式高速传播模拟或数字信号。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输介质，因此具有信息传输稳定可靠，速度快等特点。此处的Open-WRT路由器经过设计具备接入认证控制的功能，对于想要通过其接入网络的用户，将其信息转交至接入管理服务器，核实其是否具有接入网络的权力，防止非法用户通过其接入网络。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明的整体结构拓扑图；

图2是本发明中的专用电力线载波模块结构图；

图3是本发明中的INT5200耦合电路原理图；

图4是本发明中的定制Wi-Fi模块结构图；

图5是本发明中的Open-WRT路由器结构图；

图6是本发明中的继电器模块结构图。

具体实施方式

参照图1，本发明主要由专用电力线载波模块、定制Wi-Fi模块、接入管理服务器组成。专用电力线载波模块用于将室内光纤网络与电力线相连，调制解调两边信号；定制Wi-Fi模块通过Wi-Fi接入点实现移动终端无线接入网络及通过继电器模块控制电力线原来所连电灯的开启和关闭；接入管理服务器用于对接入网络的用户进行认证，核实其是否具有接入网络的权力。

参照图2，专用电力线载波模块由电力线载波芯片、以太网物理层模块组成。网络设备发来的数据由RJ45接口，经过隔离变压器传输给以太网控制器KS8721SL。该隔离变压器主要将以太网控制器和局域网间的连接隔离，其内部有扼流圈可以消除共模信号，减少由共模干扰造成的信号错误。在KS8721SL中，曼彻斯特编码的数据流被分离成为时钟信号和NRZ信号，并通过串并变换将其转换成为四位的并行数据输出给INT5200，数据在INT5200中进行OFDM调制，然后对OFDM信号进行10位DAC变换将数字信号变换成模拟信号，接下来采用带通滤波器对信号进行滤波，防止对其它部分产生干扰，然后经过自动增益放大电路将信号放大到适合在电力线上传输的幅度，经过耦合变压器将调制的信号耦合到电力线上发送出去。反过来，从电力线接收过来的OFDM信号经过耦合变压器传输给INT5200，INT5200对其进行相关的转换及解调处理后传输给以太网控制器KS8721SL，以太网控制器最终将其转换好的信号通过RJ45接口送至网络设备。

参照图3，INT5200和电力线之间通过耦合变压器实现数据的传输，信号耦合变压器的前端连同C213组成一个高通滤波器，它将削弱低频的电力线电压信号，而让高频的通信信号通过。当移走电源时，R200和R208将用于消耗仍然集结在C213两端的电荷。

参照图4，定制Wi-Fi模块包括专用电力线载波模块、Wi-Fi接入点、继电器模块。移动终端通过Wi-Fi接入点接入网络，Wi-Fi接入点和电力线之间的信息传输通过专用电力线载波模块来实现，这里的Wi-Fi接入点经过配置已经具备接入控制功能。继电器模块用来控制原来电力线所连电灯的开启和关闭。

参照图5，Open-WRT路由器由交换机芯片、MCU、无线网模块、FLASH模块、RAM模块组成。MCU通过系统总线连接FLASH和RAM，路由器上电后，MCU从FLASH中读取程序和配置数据进行初始化，RAM为程序运行和数据处理提供临时存储空间。MCU通过交换机芯片控制LAN口和WAN口，来实现局域网和广域网之间的通信，通过控制无线网模块来实现无线通信。

参照图6，继电器模块包括315M无线通信模块、继电器、12V转5V电源转换、散热电路。315M无线通信模块中的天线模块接收来自用户的指令，接受频率为315MHz，交予数传专用集成电路处理，产生一个高电平，输出给电路；继电器的控制系统在接收到315M无线通信模块生成的高电平之后，在D触发器的作用下，在被控制系统上输出高电平，用于实现电路的接通。12V转5V电源转换用于实现12V电压向5V电压的转换；散热电路用于散热。

Claims

1.一种基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统，包括：专用电力线载波模块、定制Wi-Fi模块、接入管理服务器。其中：

2.根据权利要求1所述的基于电力线载波通信的免布线室内Wi-Fi接入系统，其特征在于：继电器模块包括315M无线通信模块、继电器、12V转5V电源转换、散热电路。315M无线通信模块中的天线模块接收来自用户的指令，接受频率为315MHz，交予数传专用集成电路处理，产生一个高电平，输出给电路；继电器的控制系统在接收到315M无线通信模块生成的高电平之后，在D触发器的作用下，在被控制系统上输出高电平，用于实现电路的接通。12V转5V电源转换用于实现12V电压向5V电压的转换；散热电路用于散热。