一、用电信息采集与监控系统通讯知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Date:,2018/10/31,Page:,#,第一章、用电信息采集与监控系统通信学问,培训课件,章节名目,1、无线通信简介,2、无线通信根底学问,3、230MHZ无线通信技术,4、公网通信技术,5、集中抄表系统通讯,1,、无线通信简介,无线通信Wireless communication是利用电磁波信号在自由空间中传播的特性从而进展信息交换的一种通信方式，近些年，在信息通信领域中，进展最快速、应用最广泛的就是无线通信技术。无线通信技术争论热点及应用：基于无线通信技术具有本钱低、敏捷性高、易用性强、扩展性好、设备维护便捷等诸多优点，现如今无线通信技术飞速进展，技术不断的升级更新。在进展的同时，争论的热点也相对更集中，主要有超宽带通信技术、RFID射频识别、NFC近场通信、LTELong-Term Evolution,长期演进和4G等；a、超宽带通信技术超宽带脉冲无线电，能够有效地解决无线频谱资源紧急的问题。缘由是它具有极低的放射功率，能够与其他的无线通信系统共存。超宽带具有这些技术特性在近距离高速和远距离低速无线通信中都得到充分的应用，例如：无线USB,高速WLAN,IR-UWB与其他一些无线通信技术相比，主要具有以下特点：1支持高数据速率或系统容量的力量。2高精度定位和精彩的探测与成像力量2。3共享频谱资源。4穿透力量强。5保密性和抗干扰性能特别好。6低本钱、低功耗。,1,、无线通信简介,b、RFID技术,RFID即射频识别技术，是20世纪90年月开头兴起并渐渐走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并猎取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷便利。射频识别技术的应用领域特别广泛，包含钞票及产品防伪技术，身份证、通行证识别，电子收费系统香港的八达通，病人识别及电子病历，门禁系统等等，并且在这些领域都取得了可观的经济效益。就目前而言，RFID在中国大陆、香港、台湾的进展还远落后于美国及欧洲。c、NFC技术NFC又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进展非接触式点对点数据传输，在十厘米3.9英寸内交换数据。这个技术由免接触式射频识别RFID演化而来，由飞利浦、诺基亚和索尼共同研制开发，其根底是RFID及互连技术。近场通信是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz频率运行于20厘米距离内。现如今NFC通信技术已日趋成熟，大局部移动 都内置了NFC,并且推出了相关功能应用。对于移动终端或行动性消费电子产品，NFC的使用比较便利。例如在卡模式下，可代替大量的IC卡，门禁卡等。,1,、无线通信简介,d、LTELTE是第3代合作伙伴打算3GPP主导的通用移动通信系统UMTS技术标准的长期演进，于2023年12月3GPP多伦多TSG RAN#26会议上正式立项并启动。LTE工程并非人们普遍误会的4G技术，而是由3G向4G技术之间的过渡，俗称3.9G,它改进并增加了3G的空中接入技术，实行OFDM和MIMO作为其无线网络演进的唯一标准，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G”技术。在20MHz频谱带宽下能够供给下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率。改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。e、4G尽管3G可以供给无线多媒体效劳，但是它的数据率仍旧有限。4G是指第四代移动通信技术，也是指3G之后的延长。4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2023倍，上传的速度也能到达20Mbps,并能够满足几乎全部用户对于无线效劳的要求。现有的4G标准主要有LTE Advanced长期演进技术升级版和WiMAX-Advanced全球互通微波存取升级版。LTE Advanced是LTE的增加，完全向后兼容LTE,通常是只需要在LTE上通过软件升级更新即可，升级过程和从WCDMA升级到HSPA相类似。峰值速率：下行1Gbps,上行500Mbps。WiMAX-Advanced全球互通微波存取升级版，由美国Intel所主导，接收下行与上行最高速率可到达300Mbps,在静止定点接收可高达1Gbps。,1,、无线通信简介,无线通信技术的进展趋势,无线通信技术的进展一方面表达出通信技术本身的更新和演进，另一方面也是受需求的驱动得到进展。综合技术层面和使用需求等因素来考虑，无线通信网络进展趋势将表现在如下几个方面：1无线网络泛在化。网络的泛在化可以使得任何人都可以随时随地的通过终端设备进展网络接入，猎取共性化的效劳信息，相应的网络将主动的融入人们的生活，通过信息交互来供给更加优质的效劳。2宽带无线接入。无线接入有着传统接入无法比较的优越性，对于高速数据传输速度的需求，也使得像UWB,5G的WiFi等成为无线接入的重要技术。3网络融合性增加。将来的网络必将呈现多元化，重新构建一个新的网络，花费巨大，且存在技术风险。因此，把多种网络通过融合的方式实现互联互通，成为一大进展趋势。4网络安全性进一步增加。无线通信是基于在自由空间传播携带信息的载波，这样就使得通信双方的信息简洁暴露，因此，如何在通信的过程中增加保密性和提高通信的效率必将是重要的争论方向。,2、无线通信根底学问,1.1、无线电波的划分,、无线电波,在电磁场里，磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。交变的电磁场不仅可能存在于电荷、电流或导体的四周，而且能够脱离其产生的波源向远处传播，这种在空间以定速度传播的交变电磁场，就称为电磁波。无线电技术中使用的这一段电磁波通常称为无线电波。,1.1.2 无线电波的波段,c T cf,2、无线通信根底学问,、无线电波的应用,1.2 无线电波的传播,频率从几十Hz(甚至更低)到3000GHz左右，波长从几十Mm到0.1mm左右的频谱范围内的电磁波，称为无线电波。,电波旅行不依靠电线，也不象声波那样，必需依靠空气媒介帮它传播，有些电波能够在地球外表传播，有些波能够在空间直线传播，也能够从大气层上空反射传播，有些波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。,发信天线或自然辐射源所辐射的无线电波，通过自然条件下的媒质到达收信天线的过程，就称为无线电波的传播。,2、无线通信根底学问,、无线电波的传播方式,1)地波:这是沿地球外表传播的无线电波。中波、长波,2)天波:也即电离层波。地球大气层的高层约100Km存在着“电离层”。无线电波进入电离层时其方向会发生转变，消失“反射”。由于电离层折射效应的积存，电波的入射方向会连续转变，最终会“拐”回地面，电离层犹如一面镜子会反射无线电波。我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。受气候、季节、昼夜等因素影响。中、短波,3空间波：由放射天线直接到达接收点的电波，被称为直射波。有一局部电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的，被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。电视播送、微波中继、移动通信,4散射波：当大气层或电离层消失不均匀团块时1216Km，无线电波有可能被这些不均匀媒质向四周八方折射和散射，使一局部能量到达接收点，这就是散射波。波长较短的波段,5)外球层传播：离开地面1000Km以外的宇宙间通信称为外球层传播。卫星通讯和卫星直播电视就是利用这种传播方式。,2、无线通信根底学问,1.3.、无线电波的发送与接收,、无线电传送的好处,1电波传输不依靠电线。,2也不象声波那样，必需依靠空气媒介帮它传播。,3传播距离远、速度快，而且衰减小。,4频段宽。,1.3.2 有效的向外放射电磁波的条件,1要有足够高的振荡频率，由于频率越高，放射电磁波的本事越大。,2振荡电路的电场和磁场必需分散到尽可能大的空间，才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。,1.3.3 无线电传输 任何一种无线电信号传输系统均由发信局部、收信局部和传输媒质三局部组成。,1无线电的传输媒质 传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。,2无线电的发信局部,信号源，低频放大器，调制器，高频信号振荡器，高频放大器，放射天线,3无线电的收信局部,接收天线，输入电路，高频放大器，变频器，中频放大器，解调器，低频放大,A.常以一个高频正弦信号或脉冲信号作为载体，这个载体称为载波信号。,B.用需要传输的信号去转变载波信号的某一参数，如幅值、频率、相位。这个用来转变载波信号的某一参数的信号称调制信号。,C.在测控系统中需传输的是测量信号，通常就用测量信号作调制信号。经过调制的载波信号叫已调信号。,2、无线通信根底学问,2、无线通信根底学问,1.3.4 无线电信号的调制,调制：用传递信号去调制载波的过程。调制又有调幅与调频和调相之分。,1调幅AM：使高频振荡的振幅随信号而转变叫做调幅。,任何一种非线件都可以用来产生调幅彼。晶体管是一种非线件，只要让其工作在非线性甲乙类，乙类或丙 类状态下，即可用它构成调幅电路。,一般总是把高频载波信号和调制信号分别加在谐振功率放大器的晶体管的某个电极上，利用晶体管的放射结进展频率变换，并通过选频放大，从而到达调幅的目的。依据信号所加的电极不同，可分为基极调幅，集电极调幅和放射极调幅等多种调幅电路。,2、无线通信根底学问,2调频FM：使高频振荡的频率随信号而转变叫做调频。,调频波调频信号的特点是：,其频率随调制信号振幅的变化而变化，而它的幅度却始终保持不变。当调制信号的幅度为零时，调频波的频率称为中心频率0。当调制信号向正的方向增大时，调频波的频率就高于中心频率；反之，当调制信号向着负的方向变化时，调频波的频率就低于中心频率。,2、无线通信根底学问,1.3.5 无线电信号的解调,解调：将调制信号复原出来的过程。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。,1放射的无线电波如何被接收到：,电磁波在空间传播时，假设遇到导体，会使导体产生感应电流，感应电流的频率跟激起它的电磁波的频率一样。因此利用放在电磁波传播空间中的导体，就可以接收到电磁波了。,2无线电波的调谐装置天线,通过转变可变电容的电容大小转变调谐电路的固有频率，进而使其、与接收电台的电磁波频率一样，这个频率的电磁波就在调谐电路里激起较强的感应电流，这样就选出了电流最大的电磁波。,3变频混频,将肯定频率范围的已调制高频信号变成固定的中频信号。,调幅收音机中频：465KHz,调频收音机中频：10.7MHz,电视图象中频：38MHz,2、无线通信根底学问,4无线电波的调幅解调检波一,幅度检波：,从调幅波中取出调制信号的过程,称为幅度检波。从高频调幅波中解调出原调制信号。,常用的检波电路,三种:小信号平方律检波,大信号包络全波和乘积检波,调幅检波的过程：,5无线电波的调频解调检波二,2、无线通信根底学问,21 世纪初期，230 MHz 无线组网技术在用电信息采集系统国内建设初期得到普遍应用，其具有组网简洁、传输稳定、可传输数据和音频等多种信号的优点，在城市地区尤其是江苏地区得到广泛的应用。随着通信技术的进展，利用公共运营商的无线公网进展用电信息采集的方式得到推广，但近年来用电信息采集用户不断增加，网络带宽费用和千万级用户采集数据传输给我们带来新的挑战，因此重新打量230 MHz 无线组网方式，应将公网运营商无线公网和230 MHz 组网相结合，在城市等用电信息采集设备安装较为密集的地区承受无线230 MHz 专网通信方式，在城乡结合部或农村承受公网运营商无线组网方式，兼顾效益与安全。,230 MHz 无线通信属于超短波无线通信，是利用223231 MHz 超短波频段电磁波进展的无线电通信。超短波通信由于地面吸取较大且电离层不能反射，只能靠直线方式传输，又被称为视距通信，传输距离约50 km，远距离传输时需经中继站分段传输，即中继接力通信。为了满足电力系统