通信學(xué)論文-淺談電力線上網(wǎng).doc

通信學(xué)論文-淺談電力線上網(wǎng)【摘要】：電力線上網(wǎng)（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用電力結(jié)傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。終端用戶(hù)只需要插上電源插頭，就可以實(shí)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(diǎn)對(duì)電力線上網(wǎng)存在的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析?！娟P(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(guò)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(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)已經(jīng)深入到社會(huì)的各個(gè)角落,在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)、娛樂(lè)等方面發(fā)揮著日益重要的作用。無(wú)論是家庭用戶(hù)還是辦公用戶(hù)，接入互聯(lián)網(wǎng)的方式除了常見(jiàn)的ADSL、CM、FTTB+LAN、無(wú)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(xiàng)技術(shù)。電力線上網(wǎng)（(PowerLineCommunication，PLC）是指利用電力結(jié)傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)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(guò)電力線路構(gòu)建高速因特網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻等多業(yè)務(wù)的承載，最終可實(shí)現(xiàn)四網(wǎng)合一。終端用戶(hù)只需要插上電源插頭，就可以實(shí)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(hù)通過(guò)電源插座即可實(shí)現(xiàn)寬帶接入，無(wú)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(hào)。在發(fā)送時(shí)，利用GMSK或OFDM調(diào)制技術(shù)將用戶(hù)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(guò)濾波器將調(diào)制信號(hào)濾出，再經(jīng)過(guò)解調(diào)，就可得到原通信信號(hào)。目前可達(dá)到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M45M之間。例如要在一個(gè)小區(qū)寬帶中實(shí)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(shí)，開(kāi)工時(shí)只需在樓里配備一臺(tái)PLC局端設(shè)備進(jìn)行信號(hào)覆蓋，通過(guò)將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成在220V的民用電力線上傳輸?shù)母哳l信號(hào)，采用耦合器將信號(hào)耦合到三相四線電線中，實(shí)現(xiàn)信號(hào)加載和傳輸。此時(shí)傳統(tǒng)意義上的電力線就成了用戶(hù)上網(wǎng)的傳輸媒體了。如果單元的電表是集中放置時(shí)更可在電表后進(jìn)行信號(hào)耦合，此時(shí)信號(hào)加入后不受電表的磁場(chǎng)干擾，信號(hào)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(hù)只需要有一臺(tái)PLC用戶(hù)端設(shè)備就可以了，隨著用戶(hù)數(shù)增加到15個(gè)或以上時(shí)ISP可再增加一臺(tái)PLC局端設(shè)備以便保證用戶(hù)的接入速度不小512K。以此類(lèi)推當(dāng)出口帶寬足夠時(shí)，隨著用戶(hù)數(shù)的增加ISP只要適時(shí)地增加PL局端設(shè)備的數(shù)量，就可保證用戶(hù)的連接速度不小于512K。采用信號(hào)回路迂回至電表箱，分別在用戶(hù)電表后端利用磁環(huán)將信號(hào)耦合到供電線路，此方案信號(hào)加入后不受電表的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾，信號(hào)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(shì)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(gè)角落，為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展創(chuàng)造極大的空間。不管是對(duì)家庭還是單位來(lái)說(shuō)，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(qǐng)其它寬帶專(zhuān)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(gè)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(duì)單個(gè)用戶(hù)并不具備成本上的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)多個(gè)用戶(hù)（小區(qū)用戶(hù)）或商業(yè)用戶(hù)群很具價(jià)格優(yōu)勢(shì)。2、高速率從技術(shù)性能的角度來(lái)看，ADSL的下行速度為8MBs，HFC為10MBs，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(guò)升級(jí)設(shè)備可達(dá)100Mbps或更高），國(guó)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(hào)過(guò)程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)。不管在家里的哪個(gè)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(lái)的高速網(wǎng)絡(luò)享受。4、安裝簡(jiǎn)單對(duì)于家中已接入寬帶網(wǎng)的個(gè)人用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只要購(gòu)置一或兩只“電力貓”，一只接入室外進(jìn)來(lái)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(gè)電源插座上，然后再利用RJ45雙絞線與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡連接或USB連線與計(jì)算機(jī)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(gè)寬帶入口的情況下要實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦同時(shí)上網(wǎng)。可由寬帶路由器或帶路由的ADSL貓實(shí)現(xiàn)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和動(dòng)態(tài)地址分配（DHCP），再在每個(gè)用戶(hù)端配置一個(gè)電力貓，便能實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦共享一個(gè)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(shí)，已選用了“電力路由器（PLCRouter）”，其亦能實(shí)現(xiàn)內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和動(dòng)態(tài)地址分配（DHCP），讓N個(gè)電力貓實(shí)現(xiàn)N臺(tái)電腦同時(shí)上網(wǎng)。四、電力線上網(wǎng)存在的問(wèn)題目前還沒(méi)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(shí)散射是高速率面臨的一個(gè)難題。在實(shí)用中的交流電力線路上還存在不可預(yù)測(cè)的噪聲、無(wú)數(shù)的干擾源、高度的信號(hào)衰減、大范圍變化的阻抗，以及剛才提到的多路延時(shí)散射。另外，F(xiàn)CC輻射標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)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(guò)程中，主要存在著以下幾個(gè)不利因素：1、可變的信號(hào)衰減和電力線阻抗信號(hào)衰減和電力線阻抗的變化是與所傳輸信號(hào)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01，但在另外的條件下，它又會(huì)增大到100左右；同樣，信號(hào)衰減在多數(shù)情況下都小于55dB，但有時(shí)又可高達(dá)100dB。這些情況對(duì)于載波信號(hào)的穩(wěn)定傳輸都有著較大的影響。2、阻抗調(diào)制阻抗與時(shí)間也有一定關(guān)系。一般而言，在交流波形中，信號(hào)接近零點(diǎn)的部分比其波峰部分具有更高的阻抗，這個(gè)現(xiàn)象可以通過(guò)電源的操作來(lái)作一些解釋?zhuān)喝绻€性電源的整流器在波形的波峰處開(kāi)始工作的話，則通過(guò)變壓器，整流器就會(huì)與電源的低阻抗電容相連，從而導(dǎo)致了此時(shí)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(shuō)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(diǎn)，因而對(duì)于載波信號(hào)傳輸?shù)挠绊懴喈?dāng)大，不僅會(huì)造成信號(hào)的誤碼率(PER)高，使得接收裝置無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行正確的糾錯(cuò)；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(gè)系統(tǒng)的工作。所以，對(duì)這種干擾的抵御就顯得尤為重要了。4、等幅振蕩波干擾（Continuous-Wavejamming）等幅振蕩波干擾源包括有意干擾源和無(wú)意干擾源2種。前者如嬰兒監(jiān)控器和對(duì)講機(jī)等家庭用產(chǎn)品，其工作頻率都在100300kHz之間；而后者（如電源開(kāi)關(guān)等）產(chǎn)生的主諧波頻率也都在50kHz以上。這些頻率范圍恰恰是大多數(shù)載波信號(hào)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