摘要： 本文介绍了利用电力线传输数据和媒体信号的通信方式，并就该技术的具体应用作了介绍，该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息，再把高频从电流中分离出来并传送到终端以实现信息传递
关键词：电力线 通信 电力猫 调制 载波
中图分类号：TN91 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0042-02
电力线通信（Power Line Communication，英文简称PLC）技术是利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式，该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话等终端以实现信息传递。该技术最大的优势是不需要重新布线，只是在电力线上实现数据语音和视频等多业务的承载实现四网合一，终端用户只需要插上电源插头就可以实现因特网接入。在中国，三网已经开始进行融合，这对电力线通讯（Power Line Communication--PLC）需求也就越来越强烈。电力猫的出现，则是PLC技术的最新发展。电力猫即“电力线通讯调制解调器”，是通过电力线进行宽带上网设备的俗称。使用家庭或办公室现有电力线和插座组建成网络，来连接PC、ADSL modem、机顶盒、音频设备、监控设备以及其它的智能电气设备，来传输数据，语音和视频。它具有即插即用的特点，能通过普通家庭电力线传输网络IP数字信号。
1 基本原理
在发送数据时，利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， 并传送到终端设备，以实现信息传递。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。电力线载波双向传输模块包括：调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路和解调器等部分组成，其中振荡器是为调制器提供一个载波信号。在发射数据时，待发信号从TXD端发出后，经调制器进行调制，然后将已调信号送到功放级进行放大，再经过 T/R转向开关和耦合电路把已调信号加载到电力线上。接收数据时，发射模块发送出的已调信号通过耦合电路和T/R 转向开关进入解调器，经解调器解调后提取原始信号，并将原始信号从RXD 端送到下一级的数字设备中。
2 现状
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。
中国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设，已经初具规模，通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建成了覆盖全国30个省（市、区）的立体交叉通信网。整个中国电力通信的发展，从无到有，从小到大，从简单技术到当今先进技术，从较为单一的通信电缆和电力线载波通信手段到包含光纤、数字微波、卫星等多种通信手段并用，从局部点线通信方式到覆盖全国的干线通信网和以程控交换为主的全国电话网、移动电话网、数字数据网，无不展现出电力通信发展的辉煌成就。随着通信行业在社会发展中作用的提高，以电力通信网为基础的业务不再仅仅是最初的程控语音联网、调度时时控制信息传输等窄带业务，逐渐发展到同时承载客户服务中心、营销系统、地理信息系统（GIS）、人力资源管理系统、办公自动化系统（OA）、视频会议、IP电话等多种数据业务。电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了应有的作用，并有利的保障了电力生产、基建、行政、防汛、电力调度、水库调度、燃料调度、继电保护、安全自动装置、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。虽然电力通信的自身经济效益目前不能得以直接体现出来，但它所产生并隐含在电力生产及管理中的经济效益是巨大的。同时，电力通信利用其独特的发展优势越来越被社会所重视：电力线通信（PLC）技术的日益成熟，为用户接入提供了首选手段；其它具有电力特色的技术，如无源光纤接入、无线宽带、多点扩频系统等，使电力资源得到充分有效的利用和发挥。
传统的电力线载波通信（PLC）主要利用高压输电线路作为高频信号的传输通道，仅仅局限于传输话音、远动控制信号等，应用范围窄，传输速率较低，不能满足宽带化发展的要求。目前PLC正在向大容量、高速率方向发展，同时转向采用低压配电网进行载波通信，实现家庭用户利用电力线打电话、上网等多种业务。国外如美国、日本、以色列等国家正在开展低压配电网通信的研究和试验。由美国3COM，Intel，Cisco，日本松下等13家公司联合组建使用电力线作为传送媒介的家庭网络推进团体--"Homeplug PowerlineAlliance"，已经提出家庭插座（Home Plug）计划，旨在推动以电力线为传输媒介的数字化家庭（DigitalHome）。我国也正在进行利用电力线上网的试验研究与小区实施。使用电力线实现计算机联网及Internet接入、小区安全监控、智能自动抄表、家庭智能网络管理等业务，以低压电力线为传输媒介的载波通信技术必将得到更为广泛的关注和研究。未来的PLC应该能实现通信业务的综合化、传输能力的宽带化和网络管理的智能化，并能实现与远程网的无缝连接。
目前，电力线通信还存在以下两个方面的问题有待进一步研究：
（1）硬件平台：主要包括通信方式的合理选择、通信网络结构的优化选择等。扩频方式、OFDM（正交频分复用）技术和多维网格编码方式各有优点，哪一种适合低压网还有待研究，或者也可以采用软件无线电的思想为这三种方式提供一个统一的平台。电力网结构非常复杂，网络拓扑千变万化，如何优化通信网结构也是值得研究的问题。
（2）软件平台：主要包括进一步研究PLC通信理论，改进信号处理技术和编码技术以适应PLC特殊的环境。除了研究适合电力线通信的调制技术、编码技术外，还需要研究自适应信道均衡、回波抵消技术、自适应增益调整等，这些技术在低压PLC对保障通信尤为重要。
（3）网络管理问题：除了上网、打电话外，低压电力线还可以完成远程自动读出水、电、气表数据；永久在线连接，构建的防火、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统；构建的医疗急救系统等等。因此利用电力线可以传输数据、语音、视频和电力，实现“四网合一”，也就是说家中的任何电器都可以接入到网络中，和骨干网连接。但是如何实现四种网络的无缝连接，以及由此带来的非常复杂、庞大的网络管理问题需要进一步的研究。
3 载波调制方式
电力线通信采用OFDM调试方式。OFDM是在严重电磁干扰的通信环境下保证数据稳定完整传输的技术措施，HpmePLUG 1.0的规范覆盖4-21MHz的通信频段，在这个频段内划分了84个OFDM通信信道。OFDM的原理是几个通信信道按90度的相位作频分，这样的结果是当某一个信道波形过零点时相邻信道的波形恰好是幅值最大值，这样就保证了信道间的波形不会因外来的干扰而交叠、串扰。
4 电力线通信应用实例------电力猫
家用电力猫组网灵活，使用方便，适用于多种复杂的应用环境，组网灵活，使用方便快捷；即插即用，220V或110V的电表回路内，将2只或2只以上的电力猫接入墙插，无需任何设置，即可享受高速稳定的网络服务；无需另布网线，PLC技术的全新应用，能有效避免对建筑物等设施及装修的损坏，节省人力和成本；有插座的地方就能上网，让分布最为广泛的电力线成为传输多媒体与数据流的载体，实现了有插座的地方就能上网，使家庭网络得以拓展和延伸，同时让构建家庭企业局域网络变得轻松简单；高速率电力线传输，电力猫基于HomePlug AV协议，可在更宽的频段（2MHz至68MHz）中工作。目前市面上的电力猫物理传输速率基本为200Mbps与500Mbps，旨在为消费者于大容量应用中采用高吞吐量连接提供支持；数据安全与领先的QoS技术，AES128-bit加密，能有效确保信号传输安全，其内置QoS服务机制，能充分保证在同一电力回路中观看高清IPTV和宽带上网的混合应用；节能环保，无辐射。
参考文献
[1]杨刚.电力线通信技术.电子工业出版社，2011年1月1日.
[2]汤效军.电力线载波通信技术的发展及特点.电力系统通信，2003（1）：47-48.
[3]王赞基，郭静波.电力线扩频载波通信技术及其应用.电力系统自动化，2000（21）： 64-65.
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