CN1874174A - 村级电力线多媒体信息网 - Google Patents

Abstract

一种村级电力线多媒体信息网，村级多媒体信息站连接含电力线载波调制解调器的村站多媒体收发装置，通过隔离网络的电容连接电力线，电力线通过隔离网络的电容连接用户多媒体收发装置，电力线载波采用标准化入户电路或户外高频调制解调器入户，经入户隔离网络的电容连接到含电力线载波调制解调器的用户多媒体收发装置，在保障供电的同时，采用多路宽带调制，可以容纳电视、广播、电脑上网和电话，信息网为数模兼容或数字式，较好地解决了农村中实现电力线多媒体联网的技术难点，能够高质量地传送电视、广播、电话和计算机信息，同时初建成本较低，维护费用低，并且扩展升级容易，是一个极有前途的农村电力线联网系统。

Description

村级电力线多媒体信息网

技术领域

本发明涉及一种有线通信技术，特别是涉及一种村级电力线多媒体信息网。

背景技术

应用低压电力线路开通电力线载波对讲电话早已存在，电力线通信无需再次铺设线路，成本低，实施快，是一种非常有发展前途的通信方式。上世纪70年代初，本人发明了“电力线复用电话网系统”，其技术已经落后，频带很窄，不能传输数字电话、广播电视及宽带计算机上网。特别是很多农村的电力线不规范，特别是入户电力线更不规范，直接影响了电力线通信在农村中的推广。

发明内容

为弥补上述不足，本发明提供一种适合农村使用的电力线宽带多媒体传送系统。

本发明村级电力线多媒体信息网，包括电力线、多媒体信息站、用户电话机、电视机、收音机，所述多媒体信息站连接一套村站多媒体收发装置，所述村站多媒体收发装置通过加载隔离网络的电容连接所述电力线的三相和零线，所述电力线经加载隔离网络的电感联结变压器，所述电力线的一相和零线经入户隔离网络的电容连接用户多媒体收发装置，经所述入户隔离网络的电感连接到用户电器电源，所述用户多媒体收发装置分别连接用户电话机、电视机、收音机和电脑。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述村站多媒体收发装置包含交换网和程序控制器，一个变压器中继器、一个乡镇级多媒体站联网中继器、一个电话交换机中继器，所述多媒体信息站分别连接到所述交换网，所述交换网通过一个电力线载波调制解调器连接所述加载隔离网络的电容，所述程序控制单元分别连接所述交换网、多媒体信息站、变压器中继器、乡镇级多媒体站联网中继器和电话交换机中继器，所述用户多媒体收发装置包含一个电力线载波调制解调器，其输入连接入户隔离网络的电容，其输出分别连接用户电视机、电话机、收音机和计算机。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述电力线调制解调器中下行高频宽带信道的信号送入一个中高频多路载波解制器及分路器，经解调分路后分别输出电视信号、广播信号、电话信号，计算机数据，其中计算机数据送入宽带MODEM，再次解调后输出计算机数据流送入用户计算机，用户计算机发出的数据流经宽带MODEM调制后送入一个高中频多路载波调制器及合路器，所述用户电话发出的信号也送入该高中频多路调制器及合路器，经该高中频多路调制器及合路器合路调制后作为上行高频宽带信道发出。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述电力线调制解调器中下行高频宽带信道的数据载波送入一个高中频载波解调器及宽带MODEM解调器，该高中频载波解调器及宽带MODEM解调器连接ATM解帧分路缓冲存储器，该ATM解帧分路缓冲存储器将接收的解调数据分帧重组，分别输出电视数据流、广播数据流、电话数据流和计算机数据流，分别送至用户电视机、收音机、电话和计算机，计算机和电话发出的数据送至ATM合路组帧缓冲存储器，经数据重组合帧后送入宽带MODEM调制器及中高频载波调制器调制后作为上行高频宽带信道发出。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述电力线入户采用用绝缘子等距间隔的标准化入户电路。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述用户电力线经隔离电感入户，所述隔离电感上端经输入隔离电容连接一户外高频调制解调器，所述户外高频调制解调器经输出隔离电容连接所述隔离电感下端。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述户外高频调制解调器有外接耦合器，所述外接耦合器的输入线圈连接输入隔离电容，输出线圈经2/4变换器1和2/4变换器2分别连接上型高频传输单元和下行高频传输单元，所述上型高频传输单元和下行高频传输单元经2/4变换器3和高频带通滤波器连接入户耦合器的第一输入线圈，2/4变换器1还经高频放大射随器连接带通滤波器U1、U2……Un，所述带通滤波器U1、U2……Un依次连接继电器J1、J2……Jn，所述继电器触点统一连接下行高频宽带信息解调器和高频载波提取电路，所述高频载波提取电路的输出连接所述下行高频宽带信息解调器，所述下行高频宽带信息解调器的输出经中频宽带滤波器及放大器连接入户耦合器的第二输入线圈，所述入户耦合器的输出线圈连接所述隔离电容，所述入户耦合器的第三输入线圈的一段敬意放大器及窄带带通滤波器连接一n进制译码器及继电器控制电路，该n进制译码器及继电器控制电路连接所述继电器J1、J2……Jn。

本发明村级电力线多媒体信息网，所述户外高频调制解调器有外接耦合器，所述外接耦合器的输入线圈连接输入隔离电容，输出线圈经2/4变换器1和2/4变换器2分别连接上型高频传输单元和下行高频传输单元，所述上型高频传输单元和下行高频传输单元经2/4变换器3和高频带通滤波器连接入户耦合器的第一输入线圈，2/4变换器1还连接高频宽带滤波器和高频窄带滤波器，所述高频宽带滤波器经放大射随器连接下行高频宽带解调器，所述高频窄带滤波器经自动调节放大器和射随器连接所述高频宽带解调器，所述高频宽带解调器还经中频宽带滤波及放大器连接所述入户耦合器的第二输入线圈，所述入户耦合器的输出线圈连接所述输出隔离电容。

本发明村级电力线多媒体信息网采用多路调制，频带很宽，可以容纳电视、广播、电脑上网和电话，同时可以数模兼容，也可以实现纯数字化，较好地解决了农村中实现电力线多媒体联网的技术难点，能够高质量地传送电视、广播、电话和计算机信息，同时初建成本较低，维护费用低，数模兼容网更是当前农村易于实现的，并且扩展升级容易，是一个极有前途的农村电力线联网系统。

附图说明

图1是本发明村级电力线多媒体信息网的示意图；

图2是本发明村级电力线多媒体信息网数模兼容电力线载波体制解调器示意图；

图3是本发明村级电力线多媒体信息网数字电力线载波体制解调器示意图；

图4是本发明村级电力线多媒体信息网入户方案一的示意图；

图5是本发明村级电力线多媒体信息网用户外数模兼容高频调制解器的入户方案的示意图；

图6是本发明村级电力线多媒体信息网用户外数字高频调制解器的入户方案的示意图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明，下面结合实施例作更详尽的介绍。

参照说明书附图，图1是村级低压电力线路多媒体传输系统示意图；图中10KV/220V变压器通过一组加载隔离网络中的电感连接到三相电力线A、B、C及O线上，三相电力线中的每一相A(或B或C)和O线构成一条220V供电线路，A-O，B-O，C-O组成三组220V/50HZ低压电力线路，它们分别接入各个用户。乡村中的低压电力线路通常为架空绝缘导线，通常分为下述三段，包括设于街上的低压电力线路、设在巷内的低压电力线路、入户低压电力线路，通常其接入不规范。

电力线A、B、C、O通过加载隔离网络中的电容连接到村站多媒体收发装置，该村站多媒体收发装置连接多媒体信息站。村站多媒体收发装置包括电力线调制解调器、交换网以及变压器中继器、乡镇级多媒体站联网中继器、电话交换机中继器，其中电力线调制解调器连接到交换网，交换网分别连接变压器中继器、乡镇级多媒体站联网中继器、电话交换机中继器和多媒体信息站；交换网，由多个模拟开关阵列集成电路组成，例如用MT8816型8×16模拟开关阵列电路，其开关带宽为45MHZ。对于多媒体信息，交换网可以用频分制、空分制方法建立多组交换网，分别供各种媒体信息交换联接。其工作由程序控制单元控制。10是程控交换机的程序控制单元，其组成核心由中央处理机CPU，及可擦可编程只读存储器EPROM，随机存取存储器RAM，外设地址译码器，时钟，数据总线及地址总线等构成；其软硬件联合运行工作，完成本交换网的全部相关单元的工作任务。村站多媒体信息站，包括广播电视站、计算机数据网站及站内电话机等；乡镇级多媒体信息站联网中继器通过光缆传输设备或互联网与远程信息网相联；电话交换机中继器用以建立村级多媒体传送网中的电话通信和普通的电话通信线路的连接；变压器中继器可以通过中压电力线路传输设备和其他电力线信息系统连接。

用户端有一个两相的入户隔离网络，其中电感和电容的共接端连接到入户低压电力线路上，两个电感的另一端连接到用户电器电源上，构成基本供电电路；两个电容的另一端连接到用户多媒体收发装置上。用户多媒体收发装置中包含一个电力线载波调制解调器，其输入连接到入户隔离网络的电容上，其输出分别连接用户电视机、收音机、电话机和计算机。

本村级电力线多媒体信息网可以做成数字网，也可以做成数模兼容网。数字网使用数字式电力线载波调制解调器和数字式电视电视系统、数字式广播系统和数字式电话系统；数模兼容网使用数模兼容电力线调制解调器和模拟电视系统、模拟广播系统、模拟电话系统和标准计算机网络系统。数字网占用频带更窄、但是设备复杂程度更高；数模兼容网占用频带更宽，但是设备比较，为当前首选。

图2是数模兼容式村级电力线多媒体信息网中数模兼容的电力线载波调制解调器示意图，其原理先用不同频率的载波对电视信号、广播信号、电话信号、计算机信号进行调制，然后再调制到一个频率更高、频带更宽的载波上进行传输。电力线载波调制解调器中有一个中高频多路载波解调器及分路器，接收下行高频宽带信道来的载波信号，进行解调分路后分别输出模拟电视信号、模拟广播信号和模拟电话信号，解调分路出的计算机数据流送入宽带MODEM，再次解调后输到计算机；数模兼容电力线调制解调器中还有一个高中频多路载波调制器及合路器，负责把电话机送来的电话信号和宽带MODEM送来的计算机数据流合成调制到载波上后作为上行高频宽带信道上传。上行高频宽带信道和下行高频宽带信道载波频率不同。

显然上行下行高频宽带信道不必等宽，下行信道中包括电视、广播、电话和计算机四路信号，而上行信道中只有电话和计算机信号。当然在村站多媒体收发装置中使用的电力线载波调制解调器则应拥有更宽的上下行信道。

图3是数字式村级电力线多媒体信息网中数字式电力线载波调制解调器的示意图。对于纯数字信号是采用压缩打包分帧载波传送，接收解调以后根据各帧的标定数据进行区分重组不同设备所需的数据流。数字式电力线载波调制解调器的下行信道包含高中频载波解调器及宽带MODEM解调器、ATM解帧分路缓冲存储器，前者对接收的载波信号进行解调，后者对解调出的数据包进行解包分帧重组，重组后的数据按不同设备输出，如电视数据流、广播数据流、电话数据流、计算机数据流，分送到电视机、收音机、电话机和计算机。要注意，此时需要使用数字电视机、数字收音机和数字式电话机，如果不是的话则需要配上相应的数字电视图像解调器、数字广播解调器和数字电话解调器。对于计算机和电话机送出的信息，则线在ATM合路组帧缓冲器中组帧打包，然后送至宽带MODEM调制器及中高频载波调制器中调制到载波上，作为上行高频宽带信道送出。

数字网比数模兼容网占用频带更窄，多媒体数字信息速率，例如数字电话为64Kb/s；压缩编码数字电视图像速率为20Mb/s；电视数字伴音及数字广播速率均为256Kb/s；计算机数据宽带速率为9.6Mb/s，它们合计为30.176Mb/s。ATM要求其输入速率应为8比特的整倍数。经过ATM异步组帧，其输出速率提高(53/48)。宽带Modem采用前向纠错多进制正交调制(星座编码)，其输出速率再提高n/(n-1)，式中n为星座编码位数。例如n＝10，上例一个多媒体用户下行信道线路速率应为(530/432)×30.176Mb/s。一个用户多媒体数字信息上行传输速率，例如计算机上行速率为640Kb/s，数字电话速率64Kb/s，数字电视、数字广播互动信息各为64Kb/s；上行信息总速率为832Kb/s；线路信道传输信息速率提高算法同上。可算出数字式信息比模拟式信息占用线路传输信道频谱带宽约小一半。

一般街上及巷内的低压电力线路架设较规范、传输条件佳，有可能传输多媒体多路宽带信息；但是接入用户的低压电力线路难能传输超宽带高频信息。为了解决此难题，本发明研究出两种方法来提高接入用户低压电力线路传输高频信息的实际频谱带宽。

图4-是提高低压电力线路传输宽带信息能力技术方法之一。街上或巷内低压电力线路通过是标准化入户线路入户，在该段入户线路上，用空心横竖绝缘子，将两根导线固定为和巷内电力线路等宽的距离，连接到入户隔离网络，分送到用户电源和用户多媒体收发装置。规范了入户电路，就能够提高电力线传输宽带信息的能力。

提高入户低压电力线路传输宽带信息能力技术方法之二是将电力线载波调制解调器中的下行高频宽带信息解调器及上行高频窄带信息传输单元、下行高频窄带信息传输单元等部分设备做成一个户外高频调制解调器安放在户外，例如固定在巷内低压电线杆上或窗外，对传送的载波信号放大和解调后再传送。户外高频调制解调器可以做成数模兼容式，也可以做成数字式。其连接方式是在入户电力线上设一个双п型隔离网络，其中电感串在入户电力线上，上端的输入隔离电容连接到户外高频调制解调器的外接耦合器初级，下端的输出隔离电容连接到户外高频调制解调器的入户耦合器的次级。入户电力线再通过入户隔离网络连接无高频调制解调器的用户多媒体收发装置。

图5是数模兼容式户外调制解调器的示意图。外接耦合器的次级连接到2/4变换器(亦称差分变量器)1，2/4变换器1通过2/4变换器2分接上行信息高频传输单元和下行信息高频传输单元，这两个传输单元经2/4变换器3、高频带通滤波器连接到入户耦合器的第一初级；2/4变换器1还连接高频放大器射随器，高频放大器射随器连接一组带通滤波器U1、U2……Un，这些带通滤波器依次连接一组继电器J1、J2……Jn，继电器J1、J2……Jn共同连接下行高频宽带信息解调器和高频载频信号提取电路，高频载波信号提取电路提取的载频频率送入下行高频宽带信息解调器，对其中的高频信号解调，解调后的信号经中频宽带滤波器及放大器放大后送至入户耦合器的第二初级；入户耦合器还有第三初级，其信号经放大器及低通窄带滤波器放大后送至n进制译码器及继电器控制电路，这是一个由用户多媒体收发装置发来的选台信号通路，供用户远距离选择电视频道和广播频道使用。

图6是数字式户外调制解调器的示意图。和上例不同的是入户耦合器没有第三初级，不设译码选台电路，从2/4变换器1送出的信号一路直接经高频宽带滤波器、放大器射随器送至下行高频宽带解调器，另一路经高频窄带滤波器、自动调节放大器、射随器提取出载频信号，送入下行高频宽带解调器对载波信号进行解调，解调后的中频信号经中频宽带滤波器及放大器滤波放大后送至入户耦合器的第二初级。

在数字网中，很容易实现互动，只要选用具有互动功能终端设备，就可以实现村站与用户的互动，甚至用户和远程电视台、广播电台的互动。

本发明较好地解决了农村中实现电力线多媒体联网的技术难点，能够高质量地传送电视、广播、电话和计算机信息，同时初建成本较低，维护费用低，数模兼容网更是当前农村易于实现的，并且扩展升级容易，是一个极有前途的农村电力线联网系统。

Claims (8)

1、一种村级电力线多媒体信息网，包括电力线、多媒体信息站、用户电话机、电视机、收音机，其特征在于所述多媒体信息站连接一套村站多媒体收发装置，所述村站多媒体收发装置通过加载隔离网络的电容连接所述电力线的三相和零线，所述电力线经加载隔离网络的电感联结变压器，所述电力线的一相和零线经入户隔离网络的电容连接用户多媒体收发装置，经所述入户隔离网络的电感连接到用户电器电源，所述用户多媒体收发装置分别连接用户电话机、电视机、收音机和电脑。

2、根据权利要求1的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述村站多媒体收发装置包含交换网和程序控制器，一个变压器中继器、一个乡镇级多媒体站联网中继器、一个电话交换机中继器，所述多媒体信息站分别连接到所述交换网，所述交换网通过一个电力线载波调制解调器连接所述加载隔离网络的电容，所述程序控制单元分别连接所述交换网、多媒体信息站、变压器中继器、乡镇级多媒体站联网中继器和电话交换机中继器，所述用户多媒体收发装置包含一个电力线载波调制解调器，其输入连接入户隔离网络的电容，其输出分别连接用户电视机、电话机、收音机和计算机。

3、根据权利要求2的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述电力线调制解调器中下行高频宽带信道的信号送入一个中高频多路载波解制器及分路器，经解调分路后分别输出电视信号、广播信号、电话信号，计算机数据，其中计算机数据送入宽带MODEM，再次解调后输出计算机数据流送入用户计算机，用户计算机发出的数据流经宽带MODEM调制后送入一个高中频多路载波调制器及合路器，所述用户电话发出的信号也送入该高中频多路调制器及合路器，经该高中频多路调制器及合路器合路调制后作为上行高频宽带信道发出。

4、根据权利要求2的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述电力线调制解调器中下行高频宽带信道的数据载波送入一个高中频载波解调器及宽带MODEM解调器，该高中频载波解调器及宽带MODEM解调器连接ATM解帧分路缓冲存储器，该ATM解帧分路缓冲存储器将接收的解调数据分帧重组，分别输出电视数据流、广播数据流、电话数据流和计算机数据流，分别送至用户电视机、收音机、电话和计算机，计算机和电话发出的数据送至ATM合路组帧缓冲存储器，经数据重组合帧后送入宽带MODEM调制器及中高频载波调制器调制后作为上行高频宽带信道发出。

5、根据权利要求3或4的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述电力线入户采用用绝缘子等距间隔的标准化入户电路。

6、根据权利要求3或4级电力线多媒体传送系统，其特征在于所述用户电力线经隔离电感入户，所述隔离电感上端经输入隔离电容连接一户外高频调制解调器，所述户外高频调制解调器经输出隔离电容连接所述隔离电感下端。

7、根据权利要求6的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述户外高频调制解调器有外接耦合器，所述外接耦合器的输入线圈连接输入隔离电容，输出线圈经2/4变换器1和2/4变换器2分别连接上型高频传输单元和下行高频传输单元，所述上型高频传输单元和下行高频传输单元经2/4变换器3和高频带通滤波器连接入户耦合器的第一输入线圈，2/4变换器1还经高频放大射随器连接带通滤波器U1、U2……Un，所述带通滤波器U1、U2……Un依次连接继电器J1、J2……Jn，所述继电器触点统一连接下行高频宽带信息解调器和高频载波提取电路，所述高频载波提取电路的输出连接所述下行高频宽带信息解调器，所述下行高频宽带信息解调器的输出经中频宽带滤波器及放大器连接入户耦合器的第二输入线圈，所述入户耦合器的输出线圈连接所述隔离电容，所述入户耦合器的第三输入线圈的一段敬意放大器及窄带带通滤波器连接一n进制译码器及继电器控制电路，该n进制译码器及继电器控制电路连接所述继电器J1、J2……Jn。

8、根据权利要求6的村级电力线多媒体信息网，其特征在于所述户外高频调制解调器有外接耦合器，所述外接耦合器的输入线圈连接输入隔离电容，输出线圈经2/4变换器1和2/4变换器2分别连接上型高频传输单元和下行高频传输单元，所述上型高频传输单元和下行高频传输单元经2/4变换器3和高频带通滤波器连接入户耦合器的第一输入线圈，2/4变换器1还连接高频宽带滤波器和高频窄带滤波器，所述高频宽带滤波器经放大射随器连接下行高频宽带解调器，所述高频窄带滤波器经自动调节放大器和射随器连接所述高频宽带解调器，所述高频宽带解调器还经中频宽带滤波及放大器连接所述入户耦合器的第二输入线圈，所述入户耦合器的输出线圈连接所述输出隔离电容。

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