CN110611523B - 一种plc微通信网络通信信号智能隔离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明给出一种在物联网应用中，利用低压电力线载波通信技术进行物与物互联中为避免不同用户物理信息外露和不同用户信号干扰等问题的需要，提供一种基于有源补偿的低压电力线通信微通信网络信号隔离方法。主要利用智能信息屏蔽装置阻止低压电力线通信的通信信号泄露到低压电力线通信微通信网络外，智能信息屏蔽装置主要由以智能屏蔽控制器和有源阻抗装置组成。智能信息屏蔽装置在物理层上将信号限制在低压电力线通信智能微通信网络，可最大限度地避免信息的外泄保护信息安全，防止了信息的外泄。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于物联网的低压电力线通信中增强信号安全性和避免不同用户之间通信信号相互干扰的信号屏蔽方法。在物联网应用中可利用低压电力线载波通信技术进行物与物互联，为解决用户物理信息外露和连接在同一低压电力网上的不同用户之间信号干扰等问题的需要，提供一种低压电力线信号隔离方法，利用该隔离方法将低压电力线某一信道上传输的通信信号限制在低压电力线的某一区段内，避免通信信号地外泄和不同用户之间信号的相互干扰。
背景技术
随着信息技术的不断发展，物联网技术已经应用到各个领域，出现了智慧农业、智慧社区、智慧家庭、智慧车间和智能制造等。当前在物与物短距离互联中主要利用无线连接技术，应用比较成熟的如蓝牙(Bluetooth)，Zigbee/802.15.4，无线局域网802.11(Wi-Fi)等不同的无线短距离通信技术，这些技术在传输距离、功耗、速率、组网特性等方面各有特点；对于远距离通信可使用NB_IOT等技术。无线通信具有组网灵活、成本低、可移动性等优点，但由于无线通信是使用完全开放的信道，存在信道资源竞争严重、信息的泄露、时延大等问题，为防止信息泄露则一般选择复杂的加解密算法或抗攻击策略，这会造成消耗过大的计算资源、增加时延、成本及功耗增加等问题。
低压电力线具有介质开放接入方便的特性，在电能传输上它可用电路元件进行分割，为一些特定用户构成一系列电力传输子网(例如家庭、社区、生产车间等)。对于使用电力网供电的设备，除从电力线获得电能外，还可用电力线载波通信技术进行通信(PLC，PowLine Communication),当前的低压PLC信号在联通的整个低压电力线上传输，这导致物理信息外露、不同用户信号干扰等问题。通过加/解密可以在一定程度上解决信息泄露的问题，但会加重各节点设备的计算负荷且也不能完全解决信息泄露问题。通过信道划分可以在一定程度上避免邻近用户间的干扰，但当用户数量较多时信道资源会出现枯竭且信道资源利用率低，动态利用信道可提高信道利用率但增加设备复杂度和成本。
本发明给出一种通信信号智能隔离方法，利用该方法实现的智能信息屏蔽装置，利用该装置将低压电力线在通信信号传输信道上分割为信号传输区段和信号屏蔽区段但不影响电能信号的传输，通信信号只可以在信号传输区段传输而不能越过智能信息屏蔽装置传输到信号屏蔽区段，实现在物理层上将信号限制在低压电力线智能通信微网内，就可最大限度地避免信息的外泄，保护信息安全，同时避免不同用户低压电力线通信智能微通信网络之间的影响，给信息安全管理带来了好处。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于低压电力线通信的通信信号智能隔离方法，利用该方法设计的智能信息屏蔽装置安装在低压电力线上，将低压电力线在通信信道上分割为信号传输区段和信号屏蔽区段，通信信号能够正常在信号传输区段传输而不能能越过该智能信息屏蔽装置传输到信号屏蔽区段，在信息传输区段内的物联网设备构建成一个基于低压电力线通信的智能微通信网络，从而实现在物理层上将通信信号限定低压电力线通信智能微通信网络内，可最大限度地避免信息的外泄保护信息安全，同时避免不同用户低压电力线通信智能微通信网络之间的影响，由于物理层屏蔽技术防止了信息的外泄，给信息安全管理带来了好处。因此本发明提供一种低压电力线通信智能微通信网络信号隔离方法。
本发明是这样实现的:
(1)利用动态预测和智能补偿方法实现通信信号的智能隔离，智能信息隔离装置以智能屏蔽控制器和有源阻抗装置为核心构成。
(2)该智能信息隔离装置安装在低压电力线上，在通信信道上将低压电力线分割为信号传输区段和信号隔离区段，智能信息隔离装置上连接信号屏蔽区段的端口称为信号屏蔽端，智能信息隔离装置上连接信号传输区段的端口称为信号传输端；
(3)智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器分别检测及记录信号屏蔽端在通信信道上的信号、信号传输端在通信信道上的信号幅值和相位信息，以信号传输端的信号作为相位参考点，则信号屏蔽端信号表示为uI(t)＝UI·sin(ω·t+φI)，信号传输端信号表示为us(t)＝US(ω·t)；
(4)智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器以
最小为目标函数产生控制信号uC(t)，其中uSG(t)为信号传输端的期望值。
(5)控制信号uC(t)经工作于线性状态的耦合变压器偶合到Lb,它与信号传输端经过LC传输过来的信号进行叠加，使得信号屏蔽端在该信道上信号趋于0，实现通信信号在物理信道上的隔离避免信号的外泄，同时又使信号传输端的信号尽可能少的受到影响。
本方法针对利用低压电力线载波通信技术进行物与物互联的物联网中为避免不同用户物理信息外露和不同用户信号干扰等问题的需要，给出一种利用信号检测与智能控制技术，在低压电力线通信智能微通信网络上利用智能信息屏蔽装置实现信号隔离，其中智能信息屏蔽装置以智能屏蔽控制器和有源阻抗装置为核心。
附图说明
图1为本发明的低压电力线通信智能微通信网络结构图
图2为本发明的智能信息屏蔽装置原理结构框图
具体实施方式
实施例：
S1：如图1，该智能信息隔离装置安装在低压电力线上，在通信信道上将低压电力线分割为信号传输区段和信号隔离区段，智能信息隔离装置上连接信号屏蔽区段的端口称为信号屏蔽端，智能信息隔离装置上连接信号传输区段的端口称为信号传输端；
S2：如图2，智能信息隔离装置以智能屏蔽控制器和有源阻抗装置为核心构成。
S3：智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器分别检测及记录信号屏蔽端在通信信道上的信号和信号传输端在通信信道上的信号幅值和相位信息，以信号传输端信号作为相位参考点，则信号屏蔽端信号表示为uI(t)＝UI·sin(ω·t+φI)，信号传输端信号表示为us(t)＝US(ω·t)；
S4:智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器以
的最小为目标函数产生控制信号uC(t)，其中uSG(t)为信号传输端的期望值。
S5：控制信号uC(t)经工作于线性状态的耦合变压器耦合到Lb,它与信号传输端经过LC传输过来的信号进行叠加，使得信号屏蔽端在该信道上信号趋于0，实现通信信号在物理信道上的隔离避免信号的外泄，同时又使信号传输端的信号尽可能少的受到影响。
Claims (1)
1.一种利用信号检测与智能控制技术的低压电力线通信网络的微通信网络通信信号智能隔离方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)利用智能信息屏蔽装置实现信号隔离，其中智能信息屏蔽装置以智能屏蔽控制器和有源阻抗装置为核心；
(2)该智能信息隔离装置安装在低压电力线上，在通信信道上将低压电力线分割为信号传输区段和信号隔离区段，智能信息隔离装置上连接信号屏蔽区段的端口称为信号屏蔽端，智能信息隔离装置上连接信号传输区段的端口称为信号传输端；
(3)智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器分别检测及记录信号屏蔽端在通信信道上的信号、信号传输端在通信信道上的信号幅值和相位信息，以信号传输端的信号作为相位参考点，则信号屏蔽端信号表示为uI(t)＝UI·sin(ω·t+φI)，信号传输端信号表示为uS(t)＝US(ω·t)；
(4)智能信息屏蔽装置的智能屏蔽控制器以
最小为目标函数产生控制信号uC(t)，其中uSG(t)为信号传输端的期望值；
(5)控制信号uC(t)经工作于线性状态的耦合变压器偶合到Lb,它与信号传输端经过LC传输过来的信号进行叠加，使得信号屏蔽端在该信道上信号趋于0，实现通信信号在物理信道上的隔离避免信号的外泄，同时又使信号传输端的信号尽可能少的受到影响。
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