[发明专利]基于电力线载波通信的地下Wi-Fi通信系统

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别涉及一种基于电力线载波通信的地下Wi-Fi通信系统，可用于矿井等地下场所的高速通信，实现地下与地上的实时通信。

背景技术

电力线载波Power Line Carrier-PLC是电力系统特有的通信方式，电力线载波通信是指利用现有的电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大的特点是不用重新架设网络，只要有电线，就能够进行数据传输。

Wi-Fi英文全称为wireless fidelity，指“无线相容性认证”，同时也是一种无线连网的技术，以前电脑通过网线连接网络，现在可以通过无线电波来连网，普通Wi-Fi在空旷地区覆盖范围可达50米。

DD-WRT是一种可用于某些无线路由器的非商业的第三方固件。它功能强大，具有友好的Web管理和配置界面，可以提供很多“原版”路由器不支持的功能，如流量管理、接入控制、调整无线发射功率等。

定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围的辐射，也就是平常所说的有方向性。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远、频带利用率高的环境。

原有地下通信系统以光纤为网络骨干，在其基础之上扩展网络节点或者Wi-Fi节点。有人尝试的地下Wi-Fi系统大都沿袭普通商用或者家用Wi-Fi接入点，就地下的具体环境缺乏深入定制，使得Wi-Fi通信距离很短。需要每隔10到20米就对光纤进行熔接，安装十分麻烦，维护也是困难重重。下面选取几种现有技术中典型的地下通信系统，对它们所存在的缺点进行具体说明。

专利号为201010288660.6的中国发明专利“地下通信系统”每隔5到10m就要部署一个定制插座，每当用户需要通信时，用户需将输入输出设备与他最接近的插座相配合，以实现地上与地下的有线通信。此系统没有实现地下与地上的无线通信。随着通信的发展和移动终端的广泛应用，如何更好地实现地下与地上无线通信是当前的一个研究热点。

专利号为91100496.3的中国发明专利“地下通道通信方法及设备”采用端站和中继站的方式来实现长距离通信，当距离很长时需设置多个中继站，就地下的具体环境缺乏深入定制，而且移动终端接入网络时没有进行认证，安全性较低。

专利号为200610098097.X的中国发明专利“地下通信电缆远程监控系统及其监控方法”只是将充气机的运行状态和告警信息以及地下电缆各个监测点的气压信号及时回传，没有考虑地下移动终端和地上设备的实时通信。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于电力线载波通信的地下Wi-Fi通信系统，以实现地下高速通信。

为实现上述目的：本发明包括：专用电力线载波模块、地下定制Wi-Fi模块、地下移动终端、管理服务器，应用电脑，其中：

专用电力线载波模块，包括电力线载波芯片、以太网物理层模块，该电力线载波芯片用于对数据进行OFDM调制或解调并进行数模转换，通过耦合变压器与电力线之间互相传输数据；该以太网物理层模块用于完成电力线载波芯片INT5200与以太网接口RJ45间的有效连接。

地下定制Wi-Fi模块，包括DD-WRT路由器和平板天线，该DD-WRT路由器用于实现移动终端通过Wi-Fi接入网络并实现网络接入认证；该平板天线用于实现天线的定向，延长通信距离，增强抗干扰性。

地下移动终端，包括依靠Wi-Fi通信的手机和笔记本电脑等便携式终端，这些终端设备安装有特定的软件来检测当前最优的Wi-Fi接入点接入网络，以实现在不同接入点间的平滑切换，保持移动过程中通信的连续性，并和地上通信设备通信。

管理服务器，用于对接入网络的设备进行认证，防止非法用户接入网络。

应用电脑，用于与地下移动终端通信，监控地下实况，并对数据进行记录。

所述的电力线载波芯片包括I/O接口、MAC模块、PHY模块、ADC和DAC模块、BPF模块，该I/O接口用于与以太网物理层模块连接实现数据的收发，该MAC模块用于传输以太网数据包，该PHY模块用于对数据流进行OFDM调制并进行传输，该ADC和DAC用于实现模拟信号和数字信号的相互转换，该BPF模块用于对信号进行带通滤波防止对其他部分产生干扰。