一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統的製作方法

2023-08-22 08:35:21

專利名稱：一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力線路的數字信息傳輸系統，尤其是指一種數字低壓電力線路長度 分段設置傳輸綜合信息系統，用於提高信息的傳輸速率。
背景技術：
為了使計算機數據網寬帶信息接入用戶，國內外都在研究與開發應用數字低壓電力線路 開通寬帶Modem(數據機)傳輸信息技術。本人多年來研究電力線路同時傳輸多路寬帶信 息技術，發明了村級電力線多媒體信息網等多項專利。但是，上述技術都未解決包括高清晰 度數位電視在內的超寬帶超高速綜合信息通過數字低壓電力線路接入用戶的難題。

發明內容
本發明的目的是利用數字低壓電力線路長度分段設計提供一種分別接入單個用戶及 用戶組，從而獲得多路傳輸超寬帶和超高速的綜合信息系統。
本發明所採取的技術方案是 一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，
由10KV/220V變壓器、低通電感器L1和L2、高通電容器C1-C3、數字低壓電力線路1、綜合 信息交換站2和綜合數字信息用戶3所構成。架空三相10KV中壓電力線路經低通電感器Ll 與10KV/220V變壓器的10KV中壓輸入端相連，並經高通電容器Cl與綜合信息交換站2的輸 入端相接。10KV/22V變壓器的220V低壓輸出端分別經低通電感器L2設有A相、B相、C相 和O線四相輸出端，四相輸出端分別經高通電容器C2與綜合信息交換站2相連，四項輸出 端還分別組成A-0相、B-0相和C-0相三條220V低壓電力線路並聯接到本變壓器所屬的220V 電源用戶端，綜合信息交換站2經任一路高通電容器C3及對應的數字低壓電力線路1與綜 合數字信息用戶3相連接。自最遠端的數字信息用戶3至綜合信息交換站2的數字低壓電力 線路l為按長度分段設置，並依次設置為第一線段長度L、第二線段長度"、第三線段長度L3、第四線段長度L、第五線段長度U及第N線段長度L;與每個線段長度相對應，相鄰兩 線段長度之間的數字信息用戶之和分別構成第一線段用戶範圍、第二線段用戶範圍、第三線 段用戶範圍、第四線段用戶範圍、第五線段用戶範圍及第N線段用戶範圍；由第一線段用戶 範圍到第N線段用戶範圍，每個用戶範圍內的數字信息用戶數量、所用頻譜的帶寬及傳輸數 據的最高頻率依次遞增。
綜合數字信息用戶3由安全裝置4、電信兼容網絡5、用戶電器設備6和用戶綜合數字 信息設備7所構成，220V低壓電力線路經安全裝置4與電信兼容網絡5的輸入端相連，電信 兼容網絡5的輸出端分別與用戶電器設備6和用戶綜合數字信息設備7相連接。電信兼容網 絡5由低通電感器L3和高通電容器C4連接而成。 本發明的優點是-
1、由於將綜合信息交換站到數字低壓電力線路上最遠用戶的線路長度分為若干個線段 長度，使相鄰兩線段長度之間的數字信息用戶之和構成該線段的用戶範圍，分段設計計算該 線段用戶範圍的最高傳輸頻譜帶寬及相應傳輸信息速率，使從遠至近線段長度上所連接的數 字信息用戶的數量、頻譜帶寬和傳輸最高頻率分別依次遞增，達到將頻譜帶寬和傳輸速率集
中供給該線段內不同數字設備重點使用的目的，滿足綜合數字信息用戶中高清晰度數位電視 速率最高和佔用頻譜最寬的使用要求。
2、由於在總的數字低壓電力線路長度上為不同的線段用戶範圍提供了不同的數字信息
用戶數量、所用頻譜的帶寬及傳輸數據的最高頻率，使從遠至近的用戶都可以充分利用頻譜
帶寬及傳輸速率等信息資源，它不僅應用於數字低壓電力線路，還可應用於模擬及數、模兼
容的低壓電力線路，用來提高每個接入用戶的佔用頻譜帶寬及傳輸綜合信息速率和容量。


圖1為數字低壓電力線路長度分段設計傳輸綜合信息系統組成框圖。
圖2為低壓電力線路用戶電信兼容網絡、電器及綜合數字信息設備組成框圖。
圖3為用戶綜合數字信息傳輸及交換網設備系統組成實施例1框圖。
圖4為用戶綜合數字信息傳輸及交換網設備系統組成實施例2框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步詳細地描述。
如圖]所示， 一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，由10KV/220V變 壓器、低通電感器Ll和L2、高通電容器Cl-C3、綜合信息交換站2和綜合數字信息用戶3 所構成。其中，低通電感器L1和L2為通低頻(例如50HZ)、阻高頻(例如1254KHZ以上) 電感器；高通電容器C1-C3為通高頻、阻低頻耐高壓通信電容器。綜合信息交換站2是指長 途與本地數字電力線路綜合信息交換站及傳輸設備。綜合數字信息用戶3是指電信兼容網絡、 用戶電器及綜合數宇信息設備。
低壓電力線路是指從10KV/220V變壓器的低壓側，某一條220V線路經過通低頻、阻高 頻的低通電感器接到用戶電器電源的線路；而數字低壓電力線路則是從綜合信息交換站經過 通高頻、阻低頻的高通電容器連接到綜合數字信息用戶3通信線路。如果變壓器站與綜合信 息交換站不在一處時，上述兩種線路長度並不相等。
架空三相10KV中壓電力線路經低通電感器Ll與10KV/220V變壓器的10KV中壓輸入端 相連，並經高通電容器C1與綜合信息交換站1的輸入端相接。10KV/220V變壓器的220V低 壓輸出端分別經低通電感器L2設有A相、B相、C相和0線四相輸出端，四相輸出端分別經 高通電容器C2與綜合信息交換站2相連，四項輸出端還分別組成A-0相、B-0相和C-0相三 條220V低壓電力線路並聯接到本變壓器所屬的220V電源用戶端。圖1中的數字低壓電力線 路是由C—0相構成的一條數字低壓電力線路，其它兩條數字低壓電力線路(B—0、 C—0) 圖中從略。綜合信息交換站2經任一路高通電容器C3及對應的數字低壓電力線路與綜合數 字信息用戶3相連接。自最遠端的數字信息用戶3至綜合信息交換站2的數字低壓電力線路 l為按長度分段設置，並依次設置為第一線段長度L、第二線段長度L2、第三線段長度L3、 第四線段長度L、第五線段長度Ls及第N線段長度L。與每個線段長度相對應，相鄰兩線段 長度之間的數字信息用戶之和分別構成第一線段用戶範圍、第二線段用戶範圍、第三線段用 戶範圍、第四線段用戶範圍、第五線段用戶範圍及第N線段用戶範圍；由第一線段用戶範圍 到第N線段用戶範圍，每個用戶範圍內的數字信息用戶數量、所用頻譜的帶寬及傳輸數據的最高頻率依次遞增。
數字低壓電力線路通常設計是根據最遠用戶線路長度和發信功率等參數來計算最高可 用頻率f，它減去起算頻率(例如為1254KHZ),求出傳輸信息最大可用頻譜帶寬(f-1254)及 最高傳輸信息速率；再求解這條數字電力線路上每一個用戶的平均最大可用頻譜帶寬及傳輸速率。
數字低壓電力線路長度分段設計方法與通常設計方法不同；它是將綜合信息交換站到數 字低壓電力線路上最遠用戶的線路長度分為若干個線段長度，分段進行設計計算其最高傳輸 頻譜帶寬及相應傳輸信息速率；將其頻譜帶寬與傳輸速率供給一個線段內少量用戶分配使 用。
在綜合數字信息用戶中，高清晰度數位電視速率最高，其佔用頻譜最寬。例如，每個綜 合數字信息用戶綜合數字信息用戶獨佔頻帶的傳輸速率等於大於40Mbps。採用一般設計方法 時， 一條數字低壓電力線路，按其最長線路距離計算，總的可用頻譜帶寬及相應傳輸速率由 總計用戶數目平分，每個用戶綜合數字信息傳輸速率難能做到獨佔等於大於40Mbps速率。
對於距離綜合信息交換站2最遠的一組綜合數字信息用戶3，其低壓電力線路長度按L, (km)計算，實際上是指數字電力線路長度從大於L2到等於小於"的範圍內的用戶組，其分 配的用戶數目應為最少，定義它為第一線段用戶範圍，該用戶範圍包括電信兼容網絡、用戶 電器及綜合數字信息設備。對於距離綜合信息交換站2次遠的一組綜合數字信息用戶3，其 低壓電力線路長度按L2計算，實際上是指數字電力線路長度從大於L"到等於小於L2範圍內 的用戶組，其分配的用戶數目應為較少，定義它為第二線段長度內的用戶範圍。對於距離綜 合信息交換站2最近的一組綜合數字信息用戶3，其低壓電力線路長度按Ln計算，實際上是 指數字電力線路長度從綜合信息交換站2，到等於小於Ln範圍內的用戶組，其分配的用戶數 目應為最多，定義它為第n線段長度內的用戶範圍。依次類推。
數字低壓電力線路每個線段長度內的綜合數字信息用戶是指相鄰線段長度之間範圍內 的用戶，可以有一個用戶，也可以有多個用戶。
舉例說明數字低壓電力線路分段設計具體實施數據。例如某一條數字低壓電力線路分5段線路設計。第一段線路長度(最遠)L產0.5km;第二段線路長度L2=0.4km;第三段線路長 度L3=0.3km;第四段線路線長度L4=0.2km;第五段線路長度L5=0. lkm。設等於大於40Mbps
超高速綜合數字信息用戶數目第一線段長度內為10戶；第二線段長度內用戶為16戶；第
三、第四、第五線段長度內分別為22、 28、 32個用戶。每個用戶，都能同時獨佔等於大於 40Mbps速率，用於傳輸綜合數字信息。
按線路長度分段設計時，第一線段長度因為數字電力線路長度最長，分配其線段內用戶 數目最少；例如第一線段長度內僅有IO個用戶，合計傳輸速率為等於大於400Mbps及相應 頻譜帶寬為B卜2 (—個用戶頻譜帶寬2倍)；這樣比較容易實現上述超高速率綜合數字信息傳 輸。
例如，第一線段長度設計其數字線路長度為L，僅設10個超高速用戶的第一線段長 度最高傳輸頻率為f卜2，它等於起始頻率加兩個用戶佔用頻譜帶寬B卜2，其數值遠小於不分線
段的數十個用戶的最高傳輸頻率。根據10個用戶的最高傳輸頻率f卜2，求出所需最大發信功
率值，其功率值如果能實現，則計算完成；否則減少本線段長度內的超高速綜合數字信息用 戶數目。
第二線段長度設計其數字線路長度為L2，它小於L,。因為其線路長度小，如果其發信 功率與上述用戶發信功率等同時，則第二線段長度傳輸數字信息求出的最高可用頻率應大於 第一線段最高頻率f卜2 ，這就為第二線段長度傳輸超高速信息提供了頻譜帶寬資源。設等於 小於"，大於第三線段長度L3長度範圍內，有16個綜合數字信息用戶，每個用戶獨佔信息 速率等於大於40Mbps，合計信息速率等於大於16x40Mbps，算出其相應頻譜帶寬為B2—4。其 相應最高傳輸頻率為f2-4，它等於f卜2加B2—4。根據其最高傳輸頻率，求最大發信功率值，如 能實現，則計算完成；否則，減小用戶數目。
第三線段長度設計其數字線路長度為U，它小於U。因其線路長度小，如果發信功率 與上述功率等同時，第三線段長度傳輸信息最高頻率應大於第二線段最高頻率fM;它為第 三線段長度傳輸超高速數字信息提供了條件。設等於小於L3，大於L4線段長度範圍內，有22 個綜合數字信息用戶，每個用戶獨佔信息速率等於大於40Mbps，合計速率等於大於22x40Mbps，可算出其相應頻譜帶寬及其最高傳輸頻率。同上，根據其最高傳輸頻率，求出 相應發信功率值，如能實現，則計算完成；否則，減小用戶數目。
可以用同上的方法繼續設計第四、第五等線段長度；設定其長度為L4、 U等線段範圍內 超寬帶、超高速的用戶數；例如，第四線段長度範圍內有28個等於大於40Mbps綜合數字信 息用戶；第五線段長度範圍內有32個超寬帶超高速綜合數字信息用戶，求出其相應可實現 發信功率。
實際設計計算表明，本發明創造的接入用戶數字低壓電力線路長度分段設計法，大幅度 地提高了線路上每個用戶佔有的頻譜帶寬及傳輸速率。它不僅使用於數字低壓電力線路，也 可使用於模擬及數、模兼容的低壓電力線路，用來提高每個接入用戶的佔用頻譜帶寬及傳輸 綜合信息速率及容量。
如圖2所示，綜合數字信息用戶3由安全裝置4、電信兼容網絡5、用戶電器設備6和 用戶綜合數字信息設備7所構成，220V低壓電力線路經安全裝置4與電信兼容網絡5的輸入 端相連，例如並接在220V兩根線之間的高壓熔接器及地線；或串接在220V兩根線之間的大 電流熔斷器。電信兼容網絡5的輸出端分別與用戶電器設備6和用戶綜合數字信息設備7相 連接。其中，電信兼容網絡5由通低頻、阻高頻的低通電感器L3和阻低頻、通高頻並且耐 高壓的高通電容器C4連接而成。電信兼容網絡使其用戶電器設備所產生的雜音(波)幹擾 電平應在許可範圍內。
如圖3所示的用戶綜合數字信息傳輸及交換網設備系統組成實施例1，用戶綜合數字信 息設備7由數字終端8、信號處理器9和10頻分制合路與分路器11、頻分制分路與合路器 12、長途與本地數字電力線路綜合信息交換站13、計算機區域網站14、交互式數位電視站 15所構成。
在用戶綜合數字信息中，各種數字信息設備可以在系統統一設計基礎上，不同時間進行 建設。採用頻分制將用戶各種數字信息進行合路、分路及在線路上傳輸。數字終端8包括數 字電話、計算機和互動式數位電視。其中，數字電話它可以是PCM數字電話或其它數字電話， 可一路或多路；計算機可以上網，可高速或低速；互動式數位電視，既可以是普通數位電視，也可以是高清晰度數位電視，採用互動式電視是為了用戶用上行信道發送信息點播電視站節 目。信號處理器9包括與數字電話對應的的Modem、中高頻數據機、放大器、發送及接 收設備；與計算機上網對應的寬帶Modem、中高頻數據機、放大器、發送及接收設備； 和與互動式數位電視對應的超寬帶Modem、中高頻數據機、放大器、發送及接收設備， 其中，超寬帶Modem可由多路寬帶Modem組成。信號處理器9的一端與數字終端8相連，另 一端與頻分制合路與分路器11相接，頻分制合路與分路器完成上述三種信息不同位址的高 頻頻譜的合路及分路。連接頻分制合路與分路器11和頻分制分路與合路器12的是數字低壓 電力線路，它是用二線制傳輸高頻信息，發送與接收採用頻率分割制實現。圖中，箭頭所指 的方向既為高頻信息流的方向。上行綜合信息流與下行信息流同佔一條架空兩線數字低壓電 力線路，但其高頻載波頻譜位置是分開的。信號處理器9和信號處理器10是相互對應的設 備。信號處理器10包括與數字電話信道對應的Modem、中高頻解調調製器、放大器、接收及 發送設備；與計算機上網信道對應的寬帶Modem、高中頻解調調製器、放大器、接收及發送 設備；和與互動式數位電視信道對應的超寬帶Modem、中高頻解調調製器、放大器、接收及 發送設備；其中，超寬帶Modem可由多路寬帶Modem組成。信號處理器10的一端與頻分制 分路與合路器12相連，另一端與長途與本地數字電力線路綜合信息交換站13相接，其中包 括數字電話交換網站，長途與本地數字電力線路綜合信息交換站13與計算機區域網站14及 交互式數位電視站15相連接。
如圖4所示的用戶綜合數字信息傳輸及交換網設備系統組成實施例2，用戶綜合數字信 息設備7由數字終端16、數據緩衝存儲器17和18、信號處理器19和20、 AMT異步連接復 用終端程序控制單元21、可編程定時系統單元22、程序控制交換網23、計算機區域網站24 和交互式高清數位電視網站25所構成。作為數字終端16的數字電話、計算機和交互式數字 高畫質電視經數據緩衝存儲器17與信號處理器19相連，AMT異步連接復用終端程序控制單元 21和可編程定時系統單元22分別與數據緩衝存儲器17和信號處理器19的數據總線、地址 解碼線及同步時鐘線相接，信號處理器19和信號處理器20經數字低壓電力線路高頻載波通 信，信號處理器20經據緩衝存儲器18與程序控制交換網23相連，程序控制交換網23分別與計算機區域網站24和交互式高清數位電視網站25相連接。
在ATM異步聯接復用終端程序控制單元21中，ATM—Asynchronous Transfer Mode是 異步傳遞、交換模式，它由高速專用計算機軟硬體及其外部單元組成，D是數據總線，A是 解碼器地址線。在可編程定時系統單元22中，T是其輸出的定時線，它為ATM異步聯接復用 終端程序控制單元21、數據緩衝存儲器17及信號處理器19等提供高穩定度的準確時鐘。數 據緩衝存儲器17是綜合數字信息ATM編幀與解幀變換數據緩衝存儲器，它完成異步多路數 字信息傳遞的合路及分路變換或交換。信號處理器19是多路寬帶Modem及中高頻調製解調 器、放大器、發收信單元。信號處理器19與信號處理器20之間由數字電力線路連接，進行 高頻載波信息雙向傳輸。信號處理器20是設於交換網站的多路寬帶Modem及高中頻解調調 制器、放大器、收發信單元。數據緩衝存儲器18是綜合數字信息、ATM、解幀、編幀變換數 據的緩衝存儲器，它與程序控制交換網23相連，並由其內置的軟硬體控制，如圖4中虛線 所示。程序控制交換網23是長途及本地ATM—DPL綜合數字信息程序控制交換網設備。圖中 的DPL是指Digital Power Line，即數字電力線路。此綜合數字信息網包括本地及長途數字 電話網、計算機數據網及高清晰度數位電視網。
權利要求
1、一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，由10KV/220V變壓器、低通電感器(L1、L2)、高通電容器(C1、C2、C3)、數字低壓電力線路(1)、綜合信息交換站(2)和綜合數字信息用戶(3)所構成，架空三相10KV中壓電力線路經低通電感器(L1)與10KV/220V變壓器的10KV中壓輸入端相連，並經高通電容器(C1)與綜合信息交換站(2)的輸入端相接；10KV/220V變壓器的220V低壓輸出端分別經低通電感器(L2)設有A相、B相、C相和0線四相輸出端，四相輸出端分別經高通電容器(C2)與綜合信息交換站(2)相連，四項輸出端還分別組成A-0相、B-0相和C-0相三條220V低壓電力線路並聯接到本變壓器所屬的220V電源用戶端，綜合信息交換站(2)經任一路高通電容器(C3)及對應的數字低壓電力線路(1)與綜合數字信息用戶(3)相連接；其特徵在於自最遠端的數字信息用戶(3)至綜合信息交換站(2)的數字低壓電力線路(1)為按長度分段設置，並依次設置為第一線段長度(L1)、第二線段長度(L2)、第三線段長度(L3)、第四線段長度(L4)、第五線段長度(L5)及第N線段長度(Ln)；與每個線段長度相對應，相鄰兩線段長度之間的數字信息用戶之和分別構成第一線段用戶範圍、第二線段用戶範圍、第三線段用戶範圍、第四線段用戶範圍、第五線段用戶範圍及第N線段用戶範圍；由第一線段用戶範圍到第N線段用戶範圍，每個用戶範圍內的數字信息用戶數量、所用頻譜的帶寬及傳輸數據的最高頻率依次遞增。
2、 根據權利要求1所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其特徵 在於所述的低通電感器(Ll、 L2)分別為通低頻、阻高頻電感器。
3、 根據權利要求1所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其特徵 在於所述的高通電容器(C1、 C2、 C3)分別為通高頻、阻低頻電感器。
4、 根據權利要求1所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其特徵 在於所述的綜合信息交換站(2)為長途與本地數字電力線路綜合信息交換站及傳輸設備。
5、 根據權利要求1所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其特徵 在於所述的綜合數字信息用戶(3)由安全裝置(4)、電信兼容網絡(5)、用戶電器設備(6)和用戶綜合數字信息設備(7)所構成，220V低壓電力線路經安全裝置(4)與電信兼 容網絡(5)的輸入端相連，電信兼容網絡(5)的輸出端分別與用戶電器設備(6)和用戶 綜合數字信息設備(7)相連接；所述的電信兼容網絡(5)由低通電感器(L3)和高通電容 器(C4)連接而成。
6、 根據權利要求1或5所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其 特徵在於所述的用戶綜合數字信息設備(7)由數字終端(8)、信號處理器(9、 10)、頻 分制合路與分路器(11)、頻分制分路與合路器(12)、長途與本地數字電力線路綜合信息交 換站(13)、計算機區域網站(14)、交互式數位電視站(15)所構成；作為數字終端(8) 的數字電話、計算機和互動式數位電視經信號處理器(9)與頻分制合路與分路器(11)相 連，頻分制合路與分路器(11)經數字低壓電力線路與頻分制分路與合路器(12)高頻載波 通信，頻分制分路與合路器(12)經信號處理器(10)與長途與本地數字電力線路綜合信息 交換站(13)相連，長途與本地數字電力線路綜合信息交換站(13)分別與計算機區域網站(14)和交互式數位電視站(15)相連接。
7、 根據權利要求1或5所述的數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，其 特徵在於所述的用戶綜合數字信息設備(7)由數字終端(16)、數據緩衝存儲器(17、 18)、 信號處理器(19、 20)、 AMT異步連接復用終端程序控制單元(21 )、可編程定時系統單元(22)、 程序控制交換網(23)、計算機區域網站(24)和交互式高清數位電視網站(25)所構成； 作為數字終端(16)的數字電話、計算機和交互式數字高畫質電視經數據緩衝存儲器(17)與 信號處理器(19)相連，AMT異步連接復用終端程序控制單元(21)和可編程定時系統單元(22)分別與數據緩衝存儲器(17)和信號處理器(19)的數據總線、地址解碼線及同步時 鍾線相接，信號處理器(19)和信號處理器(20)經數字低壓電力線路高頻載波通信，信號 處理器(20)經據緩衝存儲器(18)與程序控制交換網(23)相連，程序控制交換網(23) 分別與計算機區域網站(24)和交互式高清數位電視網站(25)相連接。
全文摘要
一種數字低壓電力線路長度分段設置傳輸綜合信息系統，由綜合信息交換站、數字低壓電力線路、綜合數字信息用戶、計算機網站、數位電視網站及電話交換站所構成，綜合信息交換站經數字低壓電力線路及電信兼容網絡分別與綜合數字信息用戶、計算機網站、數位電視網站及電話交換站相連。從最遠的綜合數字信息用戶開始將數字低壓電力線路分為若干個線段長度，分段設計計算其最高傳輸頻譜帶寬及相應傳輸信息速率，使從遠至近線段長度上所連接的數字信息用戶的數量、頻譜帶寬和傳輸最高頻率分別依次遞增，達到將頻譜帶寬和傳輸速率集中供給該線段內不同數字設備重點使用的目的，滿足綜合數字信息用戶中高清晰度數位電視速率最高和佔用頻譜最寬的使用要求。
文檔編號H04B3/54GK101304266SQ20081011629
公開日2008年11月12日 申請日期2008年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者張會庭 申請人:張會庭