淺談電力線上網(wǎng)
【摘要】：電力線上網(wǎng)（(Power Line Communication，PLC）是指利用電力結(jié)傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。終端用戶只需要插上電源插頭，就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。文章在介紹電力線上網(wǎng)的發(fā)展?fàn)顩r以及基本原理的基礎(chǔ)上，重點對電力線上網(wǎng)存在的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析。
【關(guān)鍵詞】：PLC；寬帶接入；電力路由器
一、電力線上網(wǎng)概述
經(jīng)過多年的發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)已發(fā)展成為世界上覆蓋面最廣、規(guī)模最大、信息資源最豐富的計算機信息網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)已經(jīng)深入到社會的各個角落,在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂等方面發(fā)揮著日益重要的作用。無論是家庭用戶還是辦公用戶，接入互聯(lián)網(wǎng)的方式除了常見的ADSL、CM、FTTB+LAN、無線Wifi等方式外，一些新的互聯(lián)網(wǎng)接入方式不斷推出，其中電力線上網(wǎng)就是較引人注目的一項技術(shù)。
電力線上網(wǎng)（(Power Line Communication，PLC）是指利用電力結(jié)傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。該技術(shù)利用家庭和辦公室中已有的電源插座，通過電力線路構(gòu)建高速因特網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載，最終可實現(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)接入，電視頻道接收節(jié)目，打電話或者是可視電話。
二、基本原理
原理上，用戶通過電源插座即可實現(xiàn)寬帶接入，無須綜合布線。PLC技術(shù)分為低壓PLC和中壓PLC兩種。PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號。在發(fā)送時，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，然后在電力線上進(jìn)行傳輸，在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號濾出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M~45M之間。
例如要在一個小區(qū)寬帶中實現(xiàn)電力線接入——當(dāng)以電力線作為傳輸媒體接入互聯(lián)網(wǎng)時，開工時只需在樓里配備一臺PLC局端設(shè)備進(jìn)行信號覆蓋，通過將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)信號轉(zhuǎn)化成在220V的民用電力線上傳輸?shù)母哳l信號，采用耦合器將信號耦合到三相四線電線中，實現(xiàn)信號加載和傳輸。
此時傳統(tǒng)意義上的電力線就成了用戶上網(wǎng)的傳輸媒體了。如果單元的電表是集中放置時更可在電表后進(jìn)行信號耦合，此時信號加入后不受電表的磁場干擾，信號分配均勻，受電源總負(fù)荷變化的影響力小。需要上網(wǎng)的用戶只需要有一臺PLC用戶端設(shè)備就可以了，隨著用戶數(shù)增加到15個或以上時ISP可再增加一臺PLC局端設(shè)備以便保證用戶的接入速度不小512K。
以此類推當(dāng)出口帶寬足夠時，隨著用戶數(shù)的增加ISP只要適時地增加PL局端設(shè)備的數(shù)量，就可保證用戶的連接速度不小于512K。采用信號回路迂回至電表箱，分別在用戶電表后端利用磁環(huán)將信號耦合到供電線路，此方案信號加入后不受電表的強磁場干擾，信號分配均勻，受電源總負(fù)荷變化的影響力小，最后數(shù)據(jù)網(wǎng)線匯總到交換設(shè)備連接外網(wǎng)。
三、電力線上網(wǎng)的優(yōu)勢
1、組建成本低、覆蓋范圍廣 電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)之一，這也使PLC可以輕松地滲透到每個角落，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。不管是對家庭還是單位來說，電力網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)成的，不需要重新建設(shè)，所以應(yīng)用PLC技術(shù)的投資比較小，也很方便。電力線接入只需先申請其它寬帶專線接入，然后再將其接到配電間的電力線局端設(shè)備上。這樣，每個房間的電源插座上，只要插上“電力貓”就可以上寬帶網(wǎng)了。其雖然對單個用戶并不具備成本上的優(yōu)勢，但對多個用戶（小區(qū)用戶）或商業(yè)用戶群很具價格優(yōu)勢。
2、高速率從技術(shù)性能的角度來看，ADSL的下行速度為8MB／s，HFC為10 MB／s，PLC完全可與之媲美。PLC其傳輸速率依設(shè)備廠家的不同而在4.5M-45Mbps之間（通過升級設(shè)備可達(dá)100Mbps或更高），國內(nèi)PLC貓多采用14Mbps速度。足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的大部分應(yīng)用，而且更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。
3、使用便捷PLC屬于“即插即用”設(shè)備，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。不管在家里的哪個角落，只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受。
4、安裝簡單對于家中已接入寬帶網(wǎng)的個人用戶來說，只要購置一或兩只“電力貓”，一只接入室外進(jìn)來的電信或網(wǎng)通的寬帶接口，另一只就可以在室內(nèi)任何一個電源插座上，然后再利用RJ45雙絞線與計算機的網(wǎng)卡連接或USB連線與計算機的USB接口連接就可以了，在房間只要有電線插座的地方就能有線上網(wǎng)。?而要在只有一個寬帶入口的情況下要實現(xiàn)多臺電腦同時上網(wǎng)?？捎蓪拵酚善骰驇酚傻腁DSL貓實現(xiàn)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和動態(tài)地址分配（DHCP），再在每個用戶端配置一個電力貓，便能實現(xiàn)多臺電腦共享一個寬帶入口上網(wǎng)。當(dāng)然，更多情況下，是ISP在進(jìn)行電力布線時，已選用了“電力路由器（PLC Router）”，其亦能實現(xiàn)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和動態(tài)地址分配（DHCP），讓N個電力貓實現(xiàn)N臺電腦同時上網(wǎng)。
四、電力線上網(wǎng)存在的問題
目前還沒有一種十全十美的寬帶接入方式，電力線上網(wǎng)亦是如此。在電力線上進(jìn)行超高速可靠的通信目前還存在很多嚴(yán)重的障礙，多路延時散射是高速率面臨的一個難題。在實用中的交流電力線路上還存在不可預(yù)測的噪聲、無數(shù)的干擾源、高度的信號衰減、大范圍變化的阻抗，以及剛才提到的多路延時散射。另外，F(xiàn)CC輻射標(biāo)準(zhǔn)也是一個障礙。從技術(shù)角度而言，在利用電力線作為傳輸媒介的通信過程中，主要存在著以下幾個不利因素：
1、 可變的信號衰減和電力線阻抗 信號衰減和電力線阻抗的變化是與所傳輸信號的頻率及其物理位置相關(guān)聯(lián)的。在某些情況下，電力線阻抗可小0．1Ω，但在另外的條件下，它又會增大到100Ω左右；同樣，信號衰減在多數(shù)情況下都小于55 dB，但有時又可高達(dá)100 dB。這些情況對于載波信號的穩(wěn)定傳輸都有著較大的影響。
2、 阻抗調(diào)制 阻抗與時間也有一定關(guān)系。一般而言，在交流波形中，信號接近零點的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，這個現(xiàn)象可以通過電源的操作來作一些解釋：如果線性電源的整流器在波形的波峰處開始工作的話，則通過變壓器，整流器就會與電源的低阻抗電容相連，從而導(dǎo)致了此時具有較低阻抗的狀態(tài)。
3、 脈沖噪聲（Impulse-Noise）脈沖噪聲應(yīng)該說是電力線通信中存在的最大障礙。由于脈沖噪聲具有瞬間、高能和覆蓋頻率范圍廣的特點，因而對于載波信號傳輸?shù)挠绊懴喈?dāng)大，不僅會造成信號的誤碼率(PER)高，使得接收裝置無法對信號進(jìn)行正確的糾錯；另外，它還有可能使接收設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生自干擾，嚴(yán)重影響整個系統(tǒng)的工作。所以，對這種干擾的抵御就顯得尤為重要了。
4、 等幅振蕩波干擾（Continuous-Wave jamming）等幅振蕩波干擾源包括有意干擾源和無意干擾源2種。前者如嬰兒監(jiān)控器和對講機等家庭用產(chǎn)品，其工作頻率都在100～300 kHz之間；而后者（如電源開關(guān)等）產(chǎn)生的主諧波頻率也都在50 kHz以上。這些頻率范圍恰恰是大多數(shù)載波信號的頻率范圍，因而，這種干擾所占的比重也是較高的。
五、電力線上網(wǎng)前景
可以相信，在不久的將來，隨著電力線上網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，有電的地方就能接入因特網(wǎng)，真正意義上的全球互聯(lián)將會實現(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
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