关于电力线通信技术优缺点及其应用前景(1)

　　关于电力线通信技术优缺点及其应用前景

　　1引言

　　从1999年起，电科院就开始对高速plc进行研究，并在2001年8月，在沈阳建立了第一个实验网络。又从2001年12月起，国电通信中心开始组织国内外厂商在北京居民区开展plc应用试验，这些公司包括韩国的xeline(14mb/s系统)、瑞士ascom公司(4.5mb/s系统)、美国leap公司(14mb/s)、西班牙的ds2公司.福建电力试验研究院(10mb/s系统)，以及电科院(14mb/s系统)等。随着研究的深入，plc也向更高速率发展。例如将速率提高到100mb/s，甚至200mb/s。届时，高速plc将为宽带接入通信作出更大贡献.本文试图从高速plc的主要技术、网络结构模式、主要优势、存在问题等方面对这一技术的发展和未来进行阐述。

　　2电力线通信的主要技术

　　近几年国内外开展的利用低压电力线传输，其速率在1mb/s以上的plc技术，称为高速plc。高速plc利用1.6m~30m频带范围传输信号。在发送时，利用gmsk(高斯滤波最小频移键控)或ofdm(正交频分多路复用)调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流,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取出，再经过解调，就可得到原通信信号,并传送到计算机或电话，以实现信息传递。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5m~45m之间。plc设备分局端和调制解调器，局端负责与内部plc调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的internet。该技术在不需要重新布线的基础上，在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载，也就是实现四网合一。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。

　　lc传输技术，是为提供端到端接入而设计的。它贯穿了从家用电源插座和最终用户终端到电信网络的入口点。plc技术利用室内电源线网络将ip包从用户pc传送至一个家庭室内入口点的集成器，在这一入口点，另外一个传输段利用低压配电网将数据传输至同时为多个家庭提供电源的变压器。plc技术主要包括以下几个要素：

　　(1)电力线网络单元(pnu)

　　pnu负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。通过适当的电信干线接口，pnu再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质，pnu也可转换来自低压配电网的数据话务。

　　(2)电源线网络终端(pnt)

　　pnt为最终用户pc或其它用户提供适当的接口，如以太网或是usb。为了降低成本，这一独立设备能够和pc或其他设备相集成。

　　(3)耦合设备(couplingunit)

　　耦合设备是将信号传入线路并过滤噪音的。目前它还是一个使用插销插入电插座的相对独立的设备，今后它可能会和plc调制解调器集成于一体。这个集合体有一天将使pc可能直接在网上运行。

　　(4)正交频分多路复用技术(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm技术)

　　电力线上网采用的是这种多路复用技术，可以提高电力线网络传输质量。它是一种多载波调制技术。传输质量的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量。然而对于传输突发性internet数据流，它却是个理想的网络。即便是在配电网受到严重干扰的情况下，ofdm也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错技术可以确保可靠的数据传输。

　　2电力线通信的网络结构模式

　　近期，国电科技推出了200mb/s高速plc通信系统，这是我国电力通信工作者多年努力的结果。该系统具有结构简单、成本低等特点，而且这种电力线通信系统的网络结构支持两种模式，一种是主从式网络，即在网络内有一主节点(accessmaster)，其他的plc终端(如：accessslave、repeater)作为从节点，所有从节点间不能直接通信，从节点间的通信均通过主节点来完成;另一种是对等网络，即网络内所有设备(in-home)都是平等的，他们之间是直接通信的。这种方式多用于小范围内组网的应用，如家庭内部组网。

　　200m电力线通信有以4种工作模式：

　　①头端路由器(accessmaster)

　　②用户终端(accessslave)

　　③转发器(repeater)

　　④家用终端(in-home)

　　现分别介绍他们：

　　(1)头端路由器

　　头端路由器是plc网络的主控节点属公用设备，它通常位于中压/低压变压器附近，负责管理控制每个与它直接通信的plc设备，并负责进行外部宽带网与plc网络之间的信息交换。

　　(2)用户终端

　　用户终端是plc网络的从节点，它是用户通信终端设备，通常位于用户的电源插座附近。cpe的通信必须通过头端路由器管理。

　　(3)转发器

　　转发器分为时分转发器与频分转发器两种，时分转发器由单个plc通信模块构成，转发前后的信号都工作在同一频段，但转发数据的接收和发送不能同时进行。而频分转发器由两个plc通信模块，并它们工作在不同的频段。其中一个plc通信模块与在转发前的设备工作在同一频段，并负责于其通信，另一个plc通信模块与转发后的设备工作在同一频段，并负责于其通信，转发数据的接收和发送能够同时进行。