电力线上网接入研究

编者按：本论文主要从电力线上网概述；基本原理；电力线上网的优势；电力线上网存在的问题；电力线上网前景等进行讲述，包括了用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线、组建成本低、覆盖范围广、高速率从技术性能的角度来看、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说等，具体资料请见：

【摘要】：电力线上网（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。文章在介绍电力线上网的发展状况以及基本原理的基础上，重点对电力线上网存在的优缺点进行了分析。

【关键词】：PLC；宽带接入；电力路由器

一、电力线上网概述

经过多年的发展,互联网已发展成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。因特网已经深入到社会的各个角落,在人们的生活、工作、学习、娱乐等方面发挥着日益重要的作用。无论是家庭用户还是办公用户，接入互联网的方式除了常见的ADSL、CM、FTTB+LAN、无线Wifi等方式外，一些新的互联网接入方式不断推出，其中电力线上网就是较引人注目的一项技术。

电力线上网（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术利用家庭和办公室中已有的电源插座，通过电力线路构建高速因特网，实现数据、语音和视频等多业务的承载，最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。

二、基本原理

原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。

例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。

此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小512K。

以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PL局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

三、电力线上网的优势

1、组建成本低、覆盖范围广电力线是覆盖范围最广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个角落，为互联网的发展创造极大的空间。不管是对家庭还是单位来说，电力网络是现成的，不需要重新建设，所以应用PLC技术的投资比较小，也很方便。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。

2、高速率从技术性能的角度来看，ADSL的下行速度为8MB／s，HFC为10MB／s，PLC完全可与之媲美。PLC其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中。

3、使用便捷PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。

4、安装简单对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。?而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLCRouter）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

四、电力线上网存在的问题

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。在电力线上进行超高速可靠的通信目前还存在很多严重的障碍，多路延时散射是高速率面临的一个难题。在实用中的交流电力线路上还存在不可预测的噪声、无数的干扰源、高度的信号衰减、大范围变化的阻抗，以及刚才提到的多路延时散射。另外，FCC辐射标准也是一个障碍。从技术角度而言，在利用电力线作为传输媒介的通信过程中，主要存在着以下几个不利因素：

1、可变的信号衰减和电力线阻抗信号衰减和电力线阻抗的变化是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。在某些情况下，电力线阻抗可小0．1Ω，但在另外的条件下，它又会增大到100Ω左右；同样，信号衰减在多数情况下都小于55dB，但有时又可高达100dB。这些情况对于载波信号的稳定传输都有着较大的影响。

2、阻抗调制阻抗与时间也有一定关系。一般而言，在交流波形中，信号接近零点的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，这个现象可以通过电源的操作来作一些解释：如果线性电源的整流器在波形的波峰处开始工作的话，则通过变压器，整流器就会与电源的低阻抗电容相连，从而导致了此时具有较低阻抗的状态。

3、脉冲噪声（Impulse-Noise）脉冲噪声应该说是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪声具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率(PER)高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错；另外，它还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。所以，对这种干扰的抵御就显得尤为重要了。

4、等幅振荡波干扰（Continuous-Wavejamming）等幅振荡波干扰源包括有意干扰源和无意干扰源2种。前者如婴儿监控器和对讲机等家庭用产品，其工作频率都在100～300kHz之间；而后者（如电源开关等）产生的主谐波频率也都在50kHz以上。这些频率范围恰恰是大多数载波信号的频率范围，因而，这种干扰所占的比重也是较高的。

五、电力线上网前景

可以相信，在不久的将来，随着电力线上网技术的应用，有电的地方就能接入因特网，真正意义上的全球互联将会实现。