电力线通信技术宽带网络的运营模式分析Word格式文档下载.docx

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为此，高速电力线通信（PLC：

PowerLineCommunication）应运而生。

　　电力线通信技术简称PLC，是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。

电力线通信并不是新技术，已经有几十年的发展历史，在中高压输电网（35kV以上）上通过电力载波机利用较低的频率以较低速率传送远程数据或话音，就是电力线通信技术应用的主要形式之一。

在低压（220V）领域，PLC技术首先用于负荷控制、远程抄表和家居自动化，传输速率一般为1200bps或更低，称为低速PLC。

近几年国内外开展的利用低压电力线传输速率在1Mbps以上的电力线通信技术即为高速PLC。

　　北京杰智讯通讯设备有限公司（BeijingJustelCommunicationEquipmentCo.Ltd）是一家提供先进技术和设备的高科技公司，在高速PLC技术和软交换技术上均有深入的研究，对技术的发展方向和运营商的需求有着深刻地理解。

为使运营商，特别是目前没有接入资源的运营商，能为大量有宽带接入需求的用户实现高速接入，并同时具备提供宽带语音业务的能力，杰智讯公司将高速PLC技术和软交换技术有机地结合起来，推出杰智讯PLCISS（PLC-basedIntegratedServicesSystems）系统——基于电力线通信的综合业务系统。

该系统能为用户提供高达14Mbps的数据通信带宽，能同时传输数据、语音和视频业务。

　　杰智讯PLCISS系统，从功能上可以分成三个子系统：

PLCISS宽带接入子系统，PLCISS软交换核心子系统和PLCISS增值业务子系统。

整个体系架构在设计上遵循下一代网络（NGN）分层、全开放的体系架构，具有方便灵活、层次清晰、标准化程度高、易于扩展的优点。

二、电力线通信设备的主要技术性能

　　1、高速电力线通信设备的技术原理

　　现在市场上的高速电力线通信设备的通信带宽，根据使用的协议和核心芯片的不同，通常有2M、14M、45M等多种标准。

从承载业务能力、投资经济性和成熟度上进行综合比较，14M产品应该说是发展的主流，也是目前得到应用最多的产品。

　　高速电力线通信指的是在低压电力线上进行高速的信号传递。

涉及的主要技术有：

信号调制解调技术，媒体访问控制技术，以及链路层的QoS保证机制。

下面以北京杰智讯通讯设备有限公司的PLCISS系列产品为例，对其主要技术予以介绍。

　　及专用的通信线路相比，在电力线上进行数据传递存在很多额外的干扰因素，如各种家用电器的开、关，特别是变频空调、可调亮度的节能灯、吸尘器等设备的开关和使用，常常给供电线路注入较大的干扰信号，导致供电线路上信号传输时，信噪比极低，信号难以提取。

针对以上问题，通常高速电力线接入设备在设计的时候均进行了特殊的考虑，并对产品进行了大量的实验。

解决干扰问题主要依靠选择合适的调制技术。

传统的调制技术如ASK,PSK或FSK都不适用于这样的通信环境，杰智讯高速PLC产品中采用了正交频分复用（OFDM）技术。

OFDM把数字信息加载到多个载波上（最多可达84个），多个载波同时使用，每个载波传递一路低速信息，在接受端对信息进行组合恢复。

例如发送数据时要求的带宽为B,同时使用N个载波，则每个载波的实际速率是1/N*B。

这样，可以从多个载波中根据实际环境，选择通信质量最好的载波进行利用。

在存在噪声的情况下，尽管某个载波可能受到影响，不能正常通信，但是仍有其他的载波可以利用，通信不会中断。

同时使用前向纠错技术增强每个载波的可靠性。

　　杰智讯高速电力线通信产品中，采用的MAC协议是CSMA/CA的一个变种，类似于802.11，采用虚拟载波侦测技术有效地减少冲突。

　　杰智讯高速电力线通信产品，充分考虑到电力线通信的特点，采用“大包分段，多次传递”的方式，有效地避免了大量长包长期占用通道，影响服务质量的问题。

其中高优先级的报文可以被优先转发，同级别报文小报文优于长包文先转发的机制。

这些机制的采用，对于在高速电力线通信环境下，提供语音、视频等实时性强的业务，提供了技术保证。

　　2、高速电力线通信设备的安装及使用

　　高速电力线设备的组网结构及ADSL十分相像，只不过用户和局端设备之间的传输介质是电力线，而不是电话线。

设备小巧，使用简单、灵活、方便。

网络接入商只要将宽带网络引到用户大楼，及电力接入头端设备的广域网接口（WAN，RJ45）相连即可，头端设备可以通过直接注入或耦合注入的方式把数据信号注入到220/380V电力线上面去。

　　最终用户在自己室内的任意地点只要将电力调制解调器的一端（USB）接入计算机的USB口，另一端接入市电插座，并安装驱动程序，就可以在宽带网上冲浪了。

如果使用的是以太网接口的调制解调器，连驱动程序都不需要安装，只要将计算机网卡及调制解调器的RJ45端口相连，就可以直接宽带上网了。

不需要进行任何配置，简单方便。

　　一般情况下，用户可以使用室内任何市电插座，实现宽带接入。

但是因为每个节点的环境差异很大，有些节点线路老化，开关触点氧化，线路中间接头接触不良，连接不规范等等，也可能导致在某些市电插座上，电力线调制解调器和电力线局端设备之间无法正常通信，或者通信速率变慢。

这种情况下，应注意检查室内空气开关、插座的接触情况，选择多点进行逐步分析。

　　高速电力线通信产品组网应用中还经常碰到跨电表和跨变压器的问题。

所谓跨电表，指的是两个高速电力线通信产品通信的线路上经过了电表。

因为电表的种类很多，呈现的滤波特性也差别很大，有些电表对电力线通信几乎没有任何影响，有些电表则对电力线通信所用的频段衰耗很大，通信信号不能很好地跨过电表。

为保证信号的传输质量，建议在条件允许的情况下，电力线局端设备的耦合线采用表前（电表靠近用户的一侧）直接注入的方式。

所谓跨变压器，指的是两个高速电力线通信产品通信的线路上经过了变压器。

目前成熟的高速电力线通信产品还只适用于低压电力线，不支持跨变压器通信。

　　3、采用高速电力线接入的优缺点分析

　　采用高速电力线接入通信产品，利用220V/380V低压电力线路以14Mbps速率为终端用户提供宽带网络接入，实现住宅小区的宽带上网工程，或用于组建家庭、办公宽带局域网，及其他接入方式相比，有以下明显的优势：

（1）节约投资。

利用既有的室内和楼内配电线路，任何一个插座都能成为通信节点。

一方面避免了大规模综合布线造成的大量投资；

另一方面避免了开通率不高或信息点布设不合理造成的投资沉淀浪费；

同时，只在用户需要接入的时候部署局端和接入设备，投资目的性强、滚动性好。

无疑，这一点对于运营商的吸引力是非常巨大的。

（2）工程实施简单。

充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何室内布线，无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公用设施的破坏，大大加快了工程实施的进度。

　　（3）使用更加方便。

实现高速PLC接入的终端用户可在家庭任何一个电源插座上宽带访问互联网，及通常只有一个接口的以太网或ADSL相比，更加方便。

14M带宽足够承载语音、数据、图象等综合业务。

　　（4）同时支持多种应用。

可以为用户提供价格低廉的高速因特网访问服务、宽带电话服务，从而使用户上网和打电话增加了新的选择，有利于同其它电信服务商的竞争。

　　（5）支持家庭联网。

具有多个PLC终端设备的家庭，可以实现家庭内部联网，使人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络，多人对抗游戏等娱乐，提高了该设备对最终用户的使用价值。

　　（6）提供新业务的平台。

利用PLC的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，让上班族高枕无忧；

构建的医疗急救系统，让家有老人、孩子和病人的家庭倍感方便。

为电信新业务的开展，提供了一个全新的思路和技术平台。

　　（7）实现数据、话音、视频、电力“四网合一”，创造巨大的经济和社会效益。

　　虽然有以上诸多优点，但毕竟电力线路不是一个专用的通信线路，在电力线路上实现宽带通信并以此为依托进行运营，还有很多问题需要注意。

（1）通信距离问题。

有保证的通信距离直线传输约250M，水平电网覆盖约1500m2。

过分地追求通信距离的延长，在一定程度内虽然能够通信，但速率和可靠性会有相应的下降。

（2）通信可靠性的保障问题。

电力线不同于普通的数据通信线路，当作为一种数据传输的媒介时，遇到许多干扰：

首先，电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源，如吸尘器、开关电源、电冰箱、洗衣机等，其次，电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。

及信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比，电力线上接入了很多电器、音响设备，这些设备任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源，因而导致电力线的特性不断地变化。

为了克服各种干扰，电力线通信系统采用的调制技术主要是OFDM（正交频分复用）、DMT（多载波调制）、扩频及常规的QPSK，FSK等，为适应高速率的传输要求，多载波正交频分复用将是解决传输频带利用率的有效方法。

在应用上，控制有效通信距离，隔离干扰源等方法也是有效的手段。

　　（3）可运营性和可管理性问题。

目前对在电力线上实现宽带通信进行研究的单位大多是电力系统的一些研究院所，由于不具备电信网络的运营管理经验，在开发产品上对于网络的可运营性和可管理性的考虑相对较少。

这方面的商业运营模式也在摸索阶段，北京杰智讯通讯设备有限公司推出了一套“基于电力线通信的综合业务系统”，在网络可运营性和可管理性方面有较完整的考虑。

　　4、主要技术指标

　　工作电压：

220V±

10%，50Hz；

110V±

10%，60Hz；

　　信号注入：

单相电源注入、三相电源注入；

直接注入、耦合注入等方式；

　　接口标准：

USB接口；

RJ45接口；

　　传输范围：

水平电网覆盖约1500㎡，垂直传输约100m，直线传输约250M（视电网环境，可有变化）

　　通信速率：

10Mbpsmax;

加载噪声15dB时，大于5Mbps；

　　网络速度：

每个局端下，不小于15个终端数分别保证512Kbps以上；

　　网络覆盖：

每个局端下，电源插座的信息覆盖率不小于80%；

　　调制方式：

OFDM（正交频分多路复用）；

　　频率范围：

4.3MHz~20.9MHz；

　　环境温度：

终端，0~50℃；

局端，-10~55℃。

三、电力线通信运营网络的建设

　　1、电力线通信设备的布设

　　杰智讯PLCISS（基于电力线通信