王顯亮

摘要：電力線通信技術(shù)（PowerLineCommunication，PLC）是近來被廣泛研究的一項技術(shù)，運用此技術(shù)我們可以將傳輸電流的電力線作為通信載體，把載有信息的高頻信號加載到電力線上，通過電線進行數(shù)據(jù)輸出，最后用專用解調(diào)器將信號分離并發(fā)送給終端設(shè)備，極大提高了信息傳輸?shù)男?。事實上廣義電力線通信技術(shù)早在六十多年前就已經(jīng)應用在了輸電線路上，用于發(fā)電廠及變電站的調(diào)度指揮通信。而現(xiàn)在所說的PLC通常是指利用低壓配電線路傳輸高速數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體業(yè)務信號的一種通信方式，主要應用于家庭互聯(lián)網(wǎng)接入和家電智能化聯(lián)網(wǎng)控制。本文通過介紹PLC技術(shù)的發(fā)展，并對PLC技術(shù)的優(yōu)缺點及未來的應用前景進行分析闡述。

關(guān)鍵詞：電力線通信；調(diào)制解調(diào)器；數(shù)字信號處理

一、電力線通信

電力線通信技術(shù)（Power Line Communication）簡稱PLC，是利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式。該技術(shù)是把載有信息的高頻信號加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調(diào)制解調(diào)器再把高頻從電流中分離出來，并傳送到計算機或電話，以實現(xiàn)信息傳遞。目前在多種場合使用的低速（1200bps以下）電力載波已很普遍。利用輸電線路作為信號的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報、遠動、數(shù)據(jù)和遠方保護信號等。由于電力線機械強度高，可靠性好，不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日常的維護費用，因此PLC具有較高的經(jīng)濟性和可靠性，在電力系統(tǒng)的調(diào)度通信、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務通信以及各種信息傳輸方面發(fā)揮了重要作用。

我們上網(wǎng)的方式一般有：利用電話線的撥號﹑XDSL方式；利用有線電視線路的CABLE MODEM方式，或利用雙絞線的以太網(wǎng)方式。現(xiàn)在，我們又多了一種更方便，更經(jīng)濟的選擇：利用電線，這就是PLC！PLC的英文全稱是Power Line Communication，即電力線通信。通過利用傳輸電流的電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.5～45Mbps的高速網(wǎng)絡接入，來瀏覽網(wǎng)頁、撥打電話和觀看在線電影，從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻，以及電力于一體的四網(wǎng)合一！另外，可將房屋內(nèi)的電話、電視、音響、冰箱等家電利用PLC連接起來，進行集中控制，實現(xiàn)“智能家庭”的夢想。目前，PLC主要是作為一種接入技術(shù)，提供寬帶網(wǎng)絡“最后一公里”的解決方案，適用于居民小區(qū)，學校，酒店，寫字樓等領(lǐng)域。四網(wǎng)融合，就是電力線，網(wǎng)線，電話線，有線電視線路融合，用到的主要技術(shù)就是電力線通信。廣義電力線通信（Power Line Communication，簡稱PLC）技術(shù)早在六十多年前就應用在輸電線路上，用于發(fā)電廠及變電站的調(diào)度指揮通信。

二、PLC發(fā)展過程

PLC作為電力系統(tǒng)傳輸信息的一種基本手段，在電力系統(tǒng)通信和遠動控制中得到廣泛應用，經(jīng)歷了從分立到集成，從功能單一到微機自動控制，從模擬到數(shù)字的發(fā)展歷程，PLC中的核心——電力線載波機歷經(jīng)了模擬電力線載波機、準數(shù)字電力線載波機、全數(shù)字電力線載波機三個階段。傳統(tǒng)的PLC 主要利用高壓輸電線路作為高頻信號的傳輸通道，僅僅局限于傳輸話音、遠動控制信號等，應用范圍窄，傳輸速率較低，不能滿足寬帶化發(fā)展的要求。

目前PLC正在向大容量、高速率方向發(fā)展，同時轉(zhuǎn)向采用低壓配電網(wǎng)進行載波通信，實現(xiàn)家庭用戶利用電力線打電話、上網(wǎng)等多種業(yè)務。國外如美國、日本、以色列等國家正在開展低壓配電網(wǎng)通信的研究和試驗。由美國3COM，Intel，Cisco，日本松下等13家公司聯(lián)合組建使用電力線作為傳送媒介的家庭網(wǎng)絡推進團體——“Homeplug PowerlineAlliance”，已經(jīng)提出家庭插座（Home Plug）計劃，旨在推動以電力線為傳輸媒介的數(shù)字化家庭（DigitalHome）。我國也正在進行利用電力線上網(wǎng)的試驗研究?？梢灶A見，在將來人們可以使用電力線實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng)及Internet接入、小區(qū)安全監(jiān)控、智能自動抄表、家庭智能網(wǎng)絡管理等業(yè)務，以低壓電力線為傳輸媒介的載波通信技術(shù)必將得到更為廣泛的關(guān)注和研究。

三、PLC的技術(shù)原理

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)進行調(diào)制，把載有信息的高頻加載于電流，然后在電力線上進行傳輸；在接收端，先經(jīng)過濾波器將調(diào)制信號取出，再經(jīng)過解調(diào)，就可得到原通信信號并傳送到計算機或電話，以實現(xiàn)信息傳遞。目前可達到的通信速率依具體設(shè)備不同在4.5M～45M之間。PLC設(shè)備分局端和調(diào)制解調(diào)器，局端負責與內(nèi)部PLC調(diào)制解調(diào)器的通信和與外部網(wǎng)絡的連接。

在通信時，來自用戶的數(shù)據(jù)進入調(diào)制解調(diào)器調(diào)制后，通過用戶的配電線路傳輸?shù)骄侄嗽O(shè)備，局端將信號解調(diào)出來，再轉(zhuǎn)到外部的Internet。具體的電力線載波雙向傳輸模塊的設(shè)計思想：由調(diào)制器、振蕩器、功放、T/R轉(zhuǎn)向開關(guān)、耦合電路和解調(diào)器等部分組成的傳輸模塊，其中振蕩器是為調(diào)制器提供一個載波信號。在發(fā)射數(shù)據(jù)時，待發(fā)信號從TXD端發(fā)出后，經(jīng)調(diào)制器進行調(diào)制，然后將已調(diào)信號送到功放級進行放大，再經(jīng)過T/R轉(zhuǎn)向開關(guān)和耦合電路把已調(diào)信號加載到電力線上。接收數(shù)據(jù)時，發(fā)射模塊發(fā)送出的已調(diào)信號通過耦合電路和T/R轉(zhuǎn)向開關(guān)進入解調(diào)器，經(jīng)解調(diào)器解調(diào)后提取原始信號，并將原始信號從RXD端送到下一級的數(shù)字設(shè)備中。

四、PLC技術(shù)的優(yōu)點

電力線無論是在繁華的都市還是落后偏遠的鄉(xiāng)村都有它們的身影，不用鋪設(shè)特殊的通信線路就能夠進行通訊，大大減少了網(wǎng)絡的投資，降低了成本，這無疑讓PLC技術(shù)有了得天獨厚的優(yōu)勢。另外相比較其他通信技術(shù)，PLC技術(shù)還擁有如下優(yōu)點：

（1）PLC能夠提供高速的傳輸

利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施，使任意一個正常工作的插座，都可以作為一個工作節(jié)點。

（2）范圍廣

電力線是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡，它的規(guī)模是其他任何網(wǎng)絡無法比擬的。各大電信運營商可通過PLC輕松地滲透到每個家庭，為免費無線網(wǎng)絡普及帶來極大發(fā)展空間。

（3）節(jié)能安全

耗電量僅相當于5W燈泡，而且通過國家無線電監(jiān)測中心檢測，輻射符合國家標準。這主要歸功于PLC上網(wǎng)方式只是通過電線為載體傳輸信號，信號在電線中傳輸是不耗電的，耗電的只是電力調(diào)制解調(diào)器設(shè)備。

五、PLC技術(shù)的弊端

正所謂“白璧微瑕”，PLC技術(shù)在擁有諸多優(yōu)點的同時也不可避免地有些弊端。

（1）由于電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數(shù)據(jù)必然會形成電磁輻射，從而會對其它無線通信造成干擾；除此之外，電力線上網(wǎng)存在不穩(wěn)定的問題，家用電器產(chǎn)生的電磁波對通信產(chǎn)生干擾，時常會發(fā)生一些不可預知的錯誤。

（2）由于衰減因素仍然存在，不同接入點的帶寬是不一樣的，如果距離比較遠，那么在最遠處接入，帶寬衰減將非常明顯。這將要通過PLC自身產(chǎn)品技術(shù)才能解決。

六、總結(jié)

其一，電力線上網(wǎng)作為一個新生的事物，雖然面對的是激烈的市場競爭，最近國電科技推出的200Mb/sPLC接入解決方案不僅具有布線簡單、電磁輻射低、價格便宜等優(yōu)點，更在接入帶寬和穩(wěn)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應用前景。200Mb/sPLC接入解決方案一旦進入商業(yè)化階段，將會促進電信市場的變革，并給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。

其二，針對目前高速PLC通信系統(tǒng)中存在的問題，加以研究和克服，這是各國同行們所努力投入和關(guān)注的。例如，利用位于中壓變電站和低壓變電器之間的中壓配電網(wǎng)傳輸高于10Mb/s信號，越來越被人們所重視。

其三，無論速率提升受到何種程度限制，分布極廣。滲透到每個家庭、每座工廠、每幢大樓的電力線資源，充分地將通信潛力能發(fā)揚廣大，這是人類通信史上重大進步，其前景肯定是光明的。

參考文獻

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[2]安麗娟，劉彩艷.關(guān)于電力工程PLC技術(shù)的應用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（08）. [3]楊剛.電力線通信技術(shù).電子工業(yè)出版社，2011年1月1日.

（作者單位：煙臺東方威思頓電氣有限公司）