關于電力線通訊技術優(yōu)缺點及其應用遠景 1引言
從1999年起，電科院就開始對高速plc進行研究，并在2001年8月，在沈陽建立了第一個實驗網(wǎng)絡。又從2001年12月起，國電通訊中心開始組織國內(nèi)外廠商在北京居民區(qū)開展plc應用試驗，這些公司包括韓國的xeline（14mb/s系統(tǒng)）、瑞士ascom公司（4.5mb/s系統(tǒng)）、美國leap公司（14mb/s）、西班牙的ds2公司.福建電力試驗研究院（10mb/s系統(tǒng)），以及電科院（14mb/s系統(tǒng)）等。隨著研究的深進，plc也向更高速率發(fā)展。例如將速率進步到100mb/s，甚至200mb/s。屆時，高速plc將為寬帶接進通訊作出更大貢獻.本文試圖從高速plc的主要技術、網(wǎng)絡結構模式、主要上風、存在題目等方面對這一技術的發(fā)展和未來進行闡述。
電容表|
電力分析儀|
諧波分析儀|
發(fā)生器|
多用表|
驗電筆|
示波表|
電流表|
鉤表|
測試器|
電力計|
電力測量儀|
光度計|
電壓計|
電流計|
2電力線通訊的主要技術 近幾年國內(nèi)外開展的利用低壓電力線’>電力線傳輸，其速率在1mb/s以上的plc技術，稱為高速plc。高速plc利用1.6m~30m頻帶范圍傳輸信號。在發(fā)送時，利用gmsk（高斯濾波最小頻移鍵控）或ofdm（正交頻分多路復用）調(diào)制技術將用戶數(shù)據(jù)進行調(diào)制，把載有信息的高頻加載于電流,然后在電力線’>電力線上進行傳輸；在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號取出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通訊信號,并傳送到計算機或電話，以實現(xiàn)信息傳遞。目前可達到的通訊速率依具體設備不同在4.5m~45m之間。plc設備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負責與內(nèi)部plc調(diào)制解調(diào)器的通訊和與外部網(wǎng)絡的連接。在通訊時，來自用戶的數(shù)據(jù)進進調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O備，局端將信號解調(diào)出來，再轉到外部的internet。該技術在不需要重新布線的基礎上，在現(xiàn)有電線上實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻等多業(yè)務的承載，也就是實現(xiàn)四網(wǎng)合一。終端用戶只需要插上電源插頭，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接進，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。
lc傳輸技術，是為提供端到端接進而設計的。它貫串了從家用電源插座和終極用戶終端到電信網(wǎng)絡的進口點。plc技術利用室內(nèi)電源線網(wǎng)絡將ip包從用戶pc傳送至一個家庭室內(nèi)進口點的集成器，在這一進口點，另外一個傳輸段利用低壓配電網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至同時為多個家庭提供電源的變壓器。plc技術主要包括以下幾個要素：
（1）電力線網(wǎng)絡單元（pnu） pnu負責控制電力線’>電力線網(wǎng)絡并從單元配電網(wǎng)集成話務。通過適當?shù)碾娦鸥删�接口，pnu再將話務傳至饋電網(wǎng)絡。根據(jù)饋電網(wǎng)絡中使用的不同介質(zhì)，pnu也可轉換來自低壓配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)話務。
（2）電源線網(wǎng)絡終端（pnt） pnt為終極用戶pc或其它用戶提供適當?shù)慕涌�，如以太網(wǎng)或是usb。為了降低本錢，這一獨立設備能夠和pc或其他設備相集成。
（3）耦合設備（couplingunit） 耦合設備是將信號傳進線路并過濾噪音的。目前它還是一個使用插銷插進電插座的相對獨立的設備，今后它可能會和plc調(diào)制解調(diào)器集成于一體。這個集合體有一天將使pc可能直接在網(wǎng)上運行。
（4）正交頻分多路復用技術（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm技術）
電力線’>電力線上網(wǎng)采用的是這種多路復用技術，可以進步電力線’>電力線網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量。它是一種多載波調(diào)制技術。傳輸質(zhì)量的不穩(wěn)定意味著電力線’>電力線網(wǎng)絡不能保證如語音和視頻流這樣的實時應用程序的傳輸質(zhì)量。然而對于傳輸突發(fā)性internet數(shù)據(jù)流，它卻是個理想的網(wǎng)絡。即便是在配電網(wǎng)受到嚴重干擾的情況下，ofdm也可提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，而且適當?shù)募m錯技術可以確�？煽康臄�(shù)據(jù)傳輸。
2電力線通訊的網(wǎng)絡結構模式 近期，國電科技推出了200mb/s高速plc通訊系統(tǒng)，這是我國電力通訊工作者多年努力的結果。該系統(tǒng)具有結構簡單、本錢低等特點，而且這種電力線’>電力線通訊系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構支持兩種模式，一種是主從式網(wǎng)絡，即在網(wǎng)絡內(nèi)有一主節(jié)點（accessmaster），其他的plc終端（如：accessslave、repeater）作為從節(jié)點，所有從節(jié)點間不能直接通訊，從節(jié)點間的通訊均通過主節(jié)點來完成；另一種是對等網(wǎng)絡，即網(wǎng)絡內(nèi)所有設備（in-home）都是同等的，他們之間是直接通訊的。這種方式多用于小范圍內(nèi)組網(wǎng)的應用，如家庭內(nèi)部組網(wǎng)。
200m電力線通訊有以4種工作模式：
①頭端路由器（accessmaster）
�、谟脩艚K端（accessslave）
③轉發(fā)器（repeater）
�、芗矣媒K端（in-home）
現(xiàn)分別介紹他們：
（1）頭端路由器
頭端路由器是plc網(wǎng)絡的主控節(jié)點屬公用設備，它通常位于中壓/低壓變壓器四周，負責治理控制每個與它直接通訊的plc設備，并負責進行外部寬帶網(wǎng)與plc網(wǎng)絡之間的信息交換。
（2）用戶終端
用戶終端是plc網(wǎng)絡的從節(jié)點，它是用戶通訊終端設備，通常位于用戶的電源插座四周。cpe的通訊必須通過頭端路由器治理。
（3）轉發(fā)器
轉發(fā)器分為時分轉發(fā)器與頻分轉發(fā)器兩種，時分轉發(fā)器由單個plc通訊模塊構成，轉發(fā)前后的信號都工作在同一頻段，但轉發(fā)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送不能同時進行。而頻分轉發(fā)器由兩個plc通訊模塊，并它們工作在不同的頻段。其中一個plc通訊模塊與在轉發(fā)前的設備工作在同一頻段，并負責于其通訊，另一個plc通訊模塊與轉發(fā)后的設備工作在同一頻段，并負責于其通訊，轉發(fā)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送能夠同時進行。
（4）家用終端
家用終端只能應用對等網(wǎng)絡，任何一個支持用戶終端模式的200mplc設備都可工作在家用終端模式，但當設備在家用終端模式時，它只能與其他家用終端或轉發(fā)器進行通訊。而不能與頭端路由器、用戶終端通訊。
3電力線通訊的主要上風
電力線上網(wǎng)充分利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡基礎設施，無需任何布線，是一種“nonewwires”技術�？梢怨�(jié)省了巨大的新增投資。目前，我國擁有全世界長度排名第二的電力輸電線路，全國500kv和330kv的電力線’>電力線路長達25094.16km，220kv線路107348.06km，加上110kv線路共計310000km，可繞地球近8圈。我國目前電話用戶不到3億，但用電用戶已超過10億，顯然這連接10億用戶的既存電力線’>電力線是提供上網(wǎng)服務的巨大物質(zhì)基礎，直接在覆蓋全國的電力網(wǎng)絡上架構互聯(lián)網(wǎng)連接將比現(xiàn)在展設光纖的方式節(jié)省大量的人力和物力。
用plc上網(wǎng)需要增加的設備有兩種：plc的局端設備以及plc調(diào)制解調(diào)器。其中，plc調(diào)制解調(diào)器放置在用戶家中，局端設備一般放置在樓宇的配電室內(nèi)。隨著上游芯片廠商在14m產(chǎn)品技術上相對成熟，目前plc設備的整體投進在不斷下降，當前14m的plcmodem產(chǎn)品，其本錢價已經(jīng)降低到與adsl貓相仿的水平，而局端設備則便宜很多。由于一般一個局端拖帶plc調(diào)制解調(diào)器的規(guī)模為20～30臺，因此，隨著用戶的增長，局端設備可以隨時進行動態(tài)增加。這一點對于運營商來說就意味著，他可以不必在設備采購初期投進巨大的資金。因此也有寬帶網(wǎng)絡接進“最后一公里”最具競爭力的解決方案之稱。利用電力上網(wǎng)全天候在線的特點，可輕松實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻以及電力于一體的“四網(wǎng)合一”！更可以在智能家用電器控制、數(shù)字化社區(qū)服務、小區(qū)安防等領域大顯身手。
電力線接進不僅僅應用于室外，而且能夠對家庭聯(lián)網(wǎng)提供支持，提供高速的家庭網(wǎng)解決方案，人們可以盡享由plc技術帶來的家庭音、視頻網(wǎng)絡，多人對抗游戲等娛樂。它又是家居自動化的能手，通過遍布各個房間的墻上插座將智能家電聯(lián)網(wǎng)，提前享用數(shù)字化家庭的舒適和便利。
4電力線通訊存在的缺點
（1）存在衰減
在家庭的不同插座接進計算機，上網(wǎng)速度會不同，當你的計算機所接的插座和
電表之間有大功率電器（如空調(diào)）開啟會影響網(wǎng)速。這并不意味著plc技術存在題目，由于已經(jīng)有相應的設備往解決這一題目了，通訊研究所的帶寬穩(wěn)定裝置就是一種。
（2）大部分情況下，plc數(shù)據(jù)需要通過
電表傳輸，帶寬往往在這里產(chǎn)生非常大的衰減，這成為plc的主要技術瓶頸之一
plc的帶寬是否在
電表處形成衰減，主要題目在于
電表的設計，而不是plc自身的技術因素，不同
電表設備提供商的
電表設備是不同的，主要是電容器的位置題目，特別是對于電容器置前的
電表產(chǎn)品，由于會使高頻信號發(fā)生短路。
（3）噪聲大、安全性低
出現(xiàn)這種情況的主要原因在于，電力系統(tǒng)的基礎設施并不具備提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸服務的功能，而且，由于家庭電器產(chǎn)生的電磁波會對通訊產(chǎn)生干擾，所以使用電力線’>電力線進行通訊時經(jīng)常會發(fā)生一些不可預知的錯誤，不過這些題目已經(jīng)在努力解決之中。另外，由于電力線’>電力線進行上網(wǎng)服務是一種“共享帶寬”（sharedbandwidth）技術，所以用戶上網(wǎng)時的速度，會取決于當時有多少用戶上網(wǎng)。
（4）利用電力線’>電力線上網(wǎng)的信息安全題目
由于電力系統(tǒng)的基礎設施和使用特性決定了它是一個開放性結構，固然采用了技術保護措施，但還不能保證其信息的安全。其次，還存在著帶寬的拓寬題目。固然，利用電力線’>電力線上網(wǎng)信息傳送速度可能達到10mbps左右，但相對于比較成熟的以太網(wǎng)接進技術，電力線’>電力線上網(wǎng)技術必須尋求寬帶拓寬的空間。由于以太網(wǎng)接進技術的帶寬拓展性非常好，它的帶寬可以拓寬到100m，甚至1000m。假如電力線’>電力線上網(wǎng)不能解決帶寬的拓展題目，在與其它接進方式的市場競爭中就會有被淘汰的危險。
（5）不能解決傳輸帶寬的題目
plc與電話線上網(wǎng)從本質(zhì)上來講并沒有區(qū)別，都是利用銅線作為傳輸媒質(zhì)。而銅線上網(wǎng)的最大題目就是不能解決傳輸帶寬的題目，這是電力線’>電力線上網(wǎng)面臨的首道關卡。固然plc試驗網(wǎng)絡接進速度較快，不但遠遠超過普通撥號和isdn，也已超過adsl，上網(wǎng)桌面速率達到2mb/s。但這個速度只是理想情況下的最高速度，若同一地區(qū)多個用戶同時上網(wǎng)，則數(shù)據(jù)傳輸速度將會相應地降低。電力線’>電力線上網(wǎng)是一種共享的帶寬，假如將這些資源分配到每一個具體的用戶桌面，就成了窄帶的概念。電力線’>電力線上網(wǎng)就是銅線上網(wǎng)，在銅線上不可能無窮制地提升傳輸數(shù)據(jù)通訊容量的潛能。但是如何使其潛能充分發(fā)揮，則是擺在我們眼前的一個重要課題。
五、總結
其一，電力線上網(wǎng)作為一個新生的事物，固然面對的是激烈的市場競爭，最近國電科技推出的200mb/splc接進解決方案不僅具有布線簡單、電磁輻射低、價格便宜等優(yōu)點，更在接進帶寬和穩(wěn)定性方面有了重大突破，具有強大的市場競爭力和廣泛的市場應用遠景。200mb/splc接進解決方案一旦進進貿(mào)易化階段，將會促進電信市場的變革，并給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。其二，針對目前高速plc通訊系統(tǒng)中存在的題目，加以研究和克服，這是各國同行們所努力投進和關注的。例如，利用位于中壓變電站和低壓變電器之間的中壓配電網(wǎng)傳輸高于10mb/s信號，越來越被人們所重視。其三，無論速率提升受到何種程度限制，分布極廣。滲透到每個家庭、每座工廠、每幢大樓的電力線資源，充分地將通訊潛力能發(fā)揚廣大，這是人類通訊史上重大進步，其遠景肯定是光明的。
業(yè)務：