電力線通信技術論文

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論文關鍵詞：電力線通信；設備

論文摘要：隨著社會信息化程度的提高，網絡已成為人們生活中不可缺少的一部分。網絡接入帶寬迅速提升，以適應大容量、高速率的數據、視頻、語音等高質量的信息傳輸與服務。目前常用的寬帶接入方式有電話撥號（即XDSL）方式、有線電視線路（CableModem）方式、雙絞線以太網方式，隨著科技的迅速發展，電力線通信已成為一種新型的寬帶接入技術，并且有著良好的發展前景。

電力線通信簡稱PLC（PowerLineCommunication0）是利用配電網低壓線路傳輸多媒體信號的一種通信方式。在發送時利用GMSK（高斯濾波最小頻移鍵控）或OFDM（正交頻分多路復用）調制技術將用戶數據進行調制，把載有高頻信息的高頻加載于電流，然后再電力線上傳輸，在接收端先經過濾波器將調制信號取出，再經過解調，就可得到原通信信號，并傳送到計算機或電話，實現信息傳遞。類似的電力線通技術信早已有所應用，電力系統中在中高壓輸電網(35千伏以上)上通過電力載波機利用較低的頻率以較低速率傳送遠動數據或話音，就是電力線通信技術應用的主要形式之一，已經有幾十年歷史。

PLC接入設備分局段設備和用戶端PLC調制解調器。局段負責與內部PLC調制解調器的通信和與外部網絡連接。在通信時來自用戶的數據進入調制解調器后，通過用戶配電線路傳輸到局端設備，局端設備將信號解調出來，再轉到外部的Internet。該技術不需要重新布線，在現有低壓配電線路上實現數據、語音、和視頻業務的承載。終端用戶只需插上電源插座即可實現因特網接入，電視接收、打電話等。同樣電力線通信技術也可應用于其他相關領域，對于重要場所的監控和保護，一直需要投入大量的人力和財力，現在只需利用電源線，用極低的代價更新原有監控設備即可實現實時遠程監控。目前電力系統抄表,基本上主要依靠人工抄表完成。人工抄表的準確性、同步性難以保證。同時由于抄表地點分散，表記數量眾多，所以抄表的工作量巨大。基于電力線路載波(PLC)通信方式的自動抄表裝置，由于不需要重鋪設通信信道，節省了施工及線路費用,成為現代電力通訊的首選方式，使得抄表的工作量大大減少。近年來居民小區及大樓朝智能化發展，現在的智能化建筑已經實現了5A。但是這些不同的系統自動化需要不同的網絡支持；給建設和維護網絡系統帶來了巨大的壓力。借助電力線通信技術，無論是監控、消防、樓宇還是辦公或者通信自動化都可以利用電力線實現，便于管理和擴展。

電力線通信主要優勢：

電力線通信有無可比擬的網絡覆蓋優勢，我國擁有全世界排名第二的電力輸電線路，擁有用電用戶超過10億，居民家里誰都離不開電力線；顯然連接這10億用戶的既存電力線是提供上網服務的巨大物質基礎。在廣闊的農村地區，特別是那些電話網絡不太發達的地區，PLC更有用武之地，畢竟電力網規模之大是任何網都不可比擬的。雖然這些地區上網短期需求量并不大，市場發展成熟較慢，但會存在電力線上網先入為主的局面，對PLC的長遠發展和擴展非常有利。

電力線通信可充分利用現有低壓配電網絡基礎設施，不需要任何新的線路鋪設，隨意接入，簡單方便的安裝設備及使用方式，節約了資源和費用，無需挖溝和穿墻打洞，避免了對建筑物和公共設施的破壞，同時也節省了人力，共享互聯網絡連接，高通訊速率可達141Mbps（將未通過升級設備可達200Mbps）。PLC調制解調器放置在用戶家中，局端設備放置在樓宇配電室內，隨著上游芯片廠商14M產品技術相對成熟。PLC設備整體投入不斷下降，據調查當前14M的PLCModem產品其成本已降到普通的ADSL接入貓相仿的水平，而局端設備則更便宜。由于一般一個局端拖帶PLC調制解調器的規模為20-30臺，因此隨著用戶的增長，局端設備可以隨時動態增加，這一點對于運營商來說，不必在設備采購初期投入巨大的資金。因此也有寬帶網絡接入最后一公里最具競爭力的解決方案之稱。

電力線通信的缺點

傳輸帶寬的問題。PLC與電話線上網從本質上講并沒有區別，都是利用銅線作為傳輸媒質，銅線上網的最大問題是不能解決傳輸帶寬問題。雖然14M的產品已經成熟，但電力線上網是共享帶寬，若同一地區多個用戶同時上網則數據傳輸速度將會相應降低，如何保證用戶能夠獲得足夠帶寬成為挑戰噪聲安全性問題。由于電力網使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數據不可避免的會形成電磁輻射，從而會對其它無線通信，如公安部門或軍事部門的通信造成干擾；再次電力線上網存在不穩定的問題，家用電器產生的電磁波對通信產生干擾，時常會發生一些不可預知的錯誤。與信號潔凈特性恒定的Ethernet電纜相比，電力線上接入了很多電器，這些電器任何時候都可以插入或拆開，并機或關閉電源。因而導致電力線的特性不斷變化，影響網速。

衰減問題。與以太網接入或者ADSL接入不同，盡管PLC接入可以選擇家庭內任意電力插座聯接到Internet，但是就目前而言，由于衰減因素仍然存在，不同接入點的帶寬是不一樣的，如果家庭比較大，那么在最遠處接入，帶寬衰減將非常明顯。其次大部分情況下，PLC數據需要通過電表傳輸，帶寬往往在這里產生非常大的衰減，這成為PLC的技術瓶頸之一，有專家表示主要問題在于電表的設計，而不是PLC自身的技術因素，但由于電表是既有產品，不可能對其大規模換用，所以只能通過PLC產品自身技術來克服PLC衰減問題。

目前我國在沈陽及北京多個小區開通了多個PLC接入試驗網絡，主要以2M和14M帶寬接入為主。由于法律、服務、技術指標等影響，還沒有大規模的商用PLC系統投入使用。隨著科技的進一步發展，相關技術將逐步得到有效解決。最近國電科技推出的200Mb/sPLC接入方案具有布線簡單，電磁輻射低，價格便宜等優點，在接入帶寬及穩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前景。電力線通信技術畢將得到廣泛應用發展。