宽带电力线通信信道特性及网管技术研究

论文摘要

宽带电力线通信是宽带接入的一个新的方向,其技术研究和应用成为目前国内外研究的热点问题之一,有着深远的理论意义和广泛的实用价值。本文基于我国的电网特性和结构,分析了宽带电力线接入时存在的问题及宽带电力线正交频分多路复用调制技术的优化方法;计算和分析了宽带电力线通信信号是否会对电能质量产生影响;首次完成了国内中压宽带电力线通信信道的测试实验;建立了适合我国中压宽带电力线通信信道的噪声模型和衰减模型;基于计算机网络和通信的最新技术,提出了适合我国宽带电力线通信的新型网络管理模型和策略;研究了宽带电力线通信网络管理信息模型和设备管理问题,主要工作如下:分析了目前宽带电力线通信技术对电能质量和电气设备的影响,并针对电力系统中的十一种电能质量扰动,计算和分析得出了宽带电力线通信载波信号不会对电力系统的电能质量构成威胁的结论,并且也不会对连接于电力输配电网的电气设备造成明显的影响。分析了宽带电力线通信技术中所涉及到的各种调制技术的特点、性能,使用多尺度正交小波基替代OFDM中余弦函数的思想对OFDM系统进行优化设计,该设计方法可明显提高OFDM性能,克服OFDM的不足,增强OFDM的综合抗干扰能力。对OFDM技术进行仿真,研究避免多径衰落方法、实验验证了插入保护间隔可以消除码间干扰和多径造成的子载波间干扰的影响。首次完成了我国中压宽带电力线通信信道的测试实验,测试内容为中压宽带电力线通信信道阻抗特性、噪声特性、衰减特性和通信性能,给出了反应中压宽带电力线通信信道特性的测试结果并进行了分析。分析和讨论了中压宽带电力线通信信道特性数学模型的方法,建立了符合我国中压宽带电力线通信信道特性和实际情况的传输模型,该建模方式可以很好地模拟中压宽带电力线通信信道上的背景噪声的时域和频域特性。提出了将Web技术与移动Agent相结合的宽带电力线通信网络管理模型和策略。并且从数据流量和响应时间两方面比较了传统的SNMP的网络管理与基于移动Agent的宽带电力线通信网络管理两种模式的特性,分析和验证了该模型在性能方面的优越性,结果表明该模型设计的可行性。设计了宽带电力线通信网络管理的信息库(BPMIB)、构建了MIB的信息模型。并给出了宽带电力线通信接入的应用实例。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 宽带电力线通信技术的研究现状
• 1.2.1 宽带电力线通信调制技术研究与OFDM系统仿真研究
• 1.2.2 宽带电力线通信信道特性研究
• 1.2.3 宽带电力线通信信道模型研究
• 1.2.4 宽带电力线通信网络管理模型与性能分析研究
• 1.2.5 宽带电力线信息模型及设备管理研究
• 1.3 宽带电力线通信技术目前存在的问题
• 1.4 论文的主要工作
• 1.4.1 宽带PLC调制技术及OFDM系统仿真研究
• 1.4.2 中压宽带电力线通信信道特性研究
• 1.4.3 中压宽带电力线通信信道模型研究
• 1.4.4 宽带电力线网络管理技术研究
• 1.5 论文创新点
• 第二章 PLC 对电能质量和电气设备的影响分析
• 2.1 电能质量扰动及指标分析
• 2.1.1 电力系统频率
• 2.1.2 电力系统电压偏差
• 2.1.3 三相电压不平衡度
• 2.1.4 电压波动与闪变
• 2.1.5 电压谐波
• 2.1.6 间谐波电压
• 2.1.7 电压骤降
• 2.1.8 暂时过电压与瞬态过电压
• 2.1.9 直流分量
• 2.1.10 电压中断
• 2.1.11 电磁暂态
• 2.2 PLC应用对电能质量和电气设备的影响
• 2.3 本章小结
• 第三章 宽带电力线通信调制技术及 OFDM 系统仿真研究
• 3.1 PLC 调制技术及性能分析
• 3.1.1 OFDM发展及研究现状
• 3.1.2 正交频分复用技术
• 3.2 PLC 调制技术比较
• 3.3 OFDM 调制技术研究
• 3.3.1 OFDM 技术原理
• 3.3.2 OFDM 的核心算法
• 3.3.3 OFDM 系统的MATLAB 仿真
• 3.4 利用小波变换方法对OFDM调制技术优化设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 中压宽带电力线通信信道实验测量与特性分析
• 4.1 中压电网结构及电网特性
• 4.2 中压宽带PLC 接入方式
• 4.2.1 中压宽带 PLC 接入方式及接入设备
• 4.2.2 中压宽带PLC接入实例
• 4.3 中压宽带电力线信道特性的测量方案
• 4.3.1 噪声特性测量
• 4.3.2 输入阻抗测量
• 4.3.3 衰减特性测量
• 4.3.4 测试现场
• 4.4 实验测量结果与特性分析
• 4.4.1 实测阻抗结果与特性分析
• 4.4.2 实测噪声结果与特性分析
• 4.4.3 衰减结果与特性分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 中压宽带电力线通信信道模型研究
• 5.1 信道模型分析
• 5.2 噪声模型研究
• 5.2.1 噪声模型建模分析
• 5.2.2 噪声的AR 模型建立
• 5.2.3 实测结果与模型仿真结果对比
• 5.3 衰减模型研究
• 5.3.1 衰减模型建模分析
• 5.3.2 衰减模型建立
• 5.3.3 实测结果与模型仿真结果对比
• 5.4 本章小结
• 第六章 宽带 PLC 网络管理策略及模型性能分析研究
• 6.1 几种新型网络管理模式
• 6.2 宽带电力线通信网络管理特点及管理对象
• 6.3 宽带PLC 网络管理策略模型设计
• 6.3.1 基于Web的宽带PLC网络管理模型设计
• 6.3.2 基于移动Agent的宽带PLC网络管理模型设计
• 6.3.3 基于Web技术与移动Agent技术的宽带PLC网络管理模型设计
• 6.4 宽带PLC网络管理的功能设计
• 6.5 基于移动Agent的宽带PLC网络管理实现技术
• 6.6 基于移动Agent的宽带PLC网络管理模型性能分析与实验验证
• 6.6.1 响应时间对比
• 6.6.2 数据流量对比
• 6.6.3 实验小结
• 6.7 基于移动Agent的宽带PLC网络管理模式的优势
• 6.8 本章小结
• 第七章 宽带电力线网络管理信息模型及设备管理研究
• 7.1 宽带电力线网络管理信息模型
• 7.1.1 管理信息库设计
• 7.1.2 关于PLC设备的系统MIB对象定义实例
• 7.2 不支持SNMP 协议的宽带PLC 网络设备管理研究
• 7.2.1 拓扑发现
• 7.2.2 宽带PLC网络连接模型
• 7.2.3 改进的交换机及局端设备的拓扑发现算法
• 7.2.4 基于模型的推理技术
• 7.2.5 不支持SNMP协议的PLC设备的简单故障检测算法
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论
• 8.1 本文取得的主要研究成果和结论
• 8.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作