基于电力线网络的电视机以及组网方法探讨

侯亚荣

(创维-RGB电子有限公司，广东深圳518108)

1.简介

随着国家对三网融合的逐步推进以及带网络功能数字电视的出现，电视机接入网络将越来越方便，电视机提供的网络数据功能、音视频功能也越来越强大。人们不仅仅可以用电视机来看普通的高清电视节目，也可以通过网络交互的方式点播，甚至浏览网页、音视频聊天等。而电视机如何更方便、快捷地接入网络，也越来越受到人们的关注。本文旨在探讨一种更快捷的电视机宽带接入技术，一种利用电力线以及xDSL来组建家庭网络并接入宽带网络的技术。

2.背景技术

xDSL（Digital Subscriber Line，数字用户线），是基于普通电话线的宽带接入技术，它在同一对铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号无须通过电话交换设备，即可实现以太网网络接入。xDSL接入方式由于带宽较大（典型的下行速率在1～9Mbit/s，最高可达155Mbit/s），已经成为当前宽带接入的主流技术。但是这种接入方式需要利用电话接口接入，在移动性上受到很大限制。特别是对于老式装修的家庭用户，在装修的时候并没有对家庭网络进行布线，在使用xDSL接入各种网络访问设备（如家用电脑、流媒体电视等）时就受到了限制，影响了家居的整体美观。

IPTV（InternetProtocol Television，网络电视)，顾名思义，就是IP+TV，是指基于IP协议的电视广播服务，是一种新型的宽带接入式电视机或个人计算机终端，向家庭用户提供包括数字电视、视频服务、信息服务、休闲互动等网络服务。它是通讯行业与广播电视、传媒等行业融合交互的产物。随着数字电视以及FHD(Full High Definition，全高清)时代的来临，人们对利用电视作为家庭娱乐和信息中心的需求越来越高，如视频点播、高清网络会议、高清音视频的获取等，IPTV就在这种环境下应运而生了。但是当前的电视机接入网络方式都是使用RJ-45的网卡接口，需要外置调制解调装置（如xDSL适配器等）接入网络。对于已有装修中没有将该调制解调装置进行暗盒安装的用户，使用这种接入方式，势必大大影响家居整体美观。

PLC(Power Line Communication，电力线通讯技术)，是一种新型的电力载波技术，指的是利用当前四通八达的低压电力线来高速传输网络数据以及语音和视频信号的一种通讯方式。电力线在现代人的生活中，无处不在，用户仅需将以太网适配器插入任意电源插座即可完成网络接入。目前，电力线通讯解决方案的数据传输速率最高已经达到了200Mbit/s。综观这种电力载波技术的特点：不用布线、适用范围广和连接方便。但是，使用当前的电力线以太网接入方式具有以下缺点：

(1)利用电力线直接接入以太网的技术，在大部分国家目前尚在小地区试行阶段，真正大面积推广使用还需要较长的时间。

(2)当前的电力线以太网适配器的网络接口大部分均是一端使用交流电源插头输入，另一端使用RJ-45的网卡接口接入用户终端。而家庭的大部分终端设备，除了个人电脑以及其它少部分网络设备外，都不具有RJ-45接口。

(3)随着网络功能的加入，电视机作为家庭娱乐中心的地位正在进一步巩固。如果使用现有的电力线接入方式接入以太网，势必要在电视机的旁边再放置一个电力线以太网适配器和一堆的连接线，大大影响了家居环境的整体美观。

随着三网融合的推进，以及以后可能出现的与电力网的融合，电力线将会承托着电力供应、通讯、数据、语音等各种服务。本文就旨在探讨当前电视机作为家庭的娱乐中心时，在以太网接入方式上连接距离、数据接口、支持设备数量、家居整体美观度等的限制，提供一款内置电力调制解调装置的电视机并介绍这款电视机利用电力线组建家庭局域网以接入以太网的方法。

3.技术方案

本文所探讨的方法采用的技术方案是：构造一种利用内置电力调制解调模块的电视机和电力线来组建家庭娱乐中心的网络系统。包括电视机内部电力网络信号处理系统、家庭局域网连接系统和以太网连接系统。电视机内部电力网络信号处理系统包括了内部电源模块、电力线耦合器及电力调制解调模块、微处理器、信息数据存储器、图像信号处理器、声音信号处理器、扬声器、显示屏。

电视机内部电源模块，用来给各个内部模块进行直流供电。

电视机内部电力线耦合器及电力调制解调模块，用于电视机与家庭局域网连接系统通过电力线进行通讯。

电视机内部微处理器，用来协调电视系统工作，识别和处理输入的网络数据或者其它数据，并输出相应的处理信号至信息数据存储器、图像信号处理器、声音信号处理器和对电力调制解调模块进行应答、通讯。

电视机内部信息数据存储器，用来存储微处理器处理的系统数据。

电视机内部图像信号处理器，用来处理输入的图像信号，并将处理后的图像输送给显示屏，提供给用户直观的视频信息。

电视机内部声音信号处理器，用来处理输入的声音信号，并将处理后的声音输出到扬声器。

电视机内部显示屏，显示图象信号处理器处理后的电视机各个端口所输入的图像信息。

家庭局域网连接系统，主要包括电力调制解调器，用来组建家庭局域网系统，是家庭局域网内各个终端设备之间连接的桥梁。

以太网连接系统，主要包括xDSL调制解调器，用于向以太网发送与接收数据，是家庭局域网系统与以太网之间连接的桥梁。

4.方案实施

本技术方案的实施，如图1所示，电视机内部内置了电力线耦合器以及电力调制解调模块。该调制解调模块与电视机的交流电源线连接在一起，使电视机的外观与当前电视外观无异。当电视机插入到家庭的交流电源中时，电力调制解调模块即启动DHCP（Dynam ic Host Configuration Protocol，动态主机分配协议），自动为电视机分配一个本地网络的网络地址，完成交互后，电视机即成功地与以太网完成了连接。用户也可以通过电视机人性化的操作界面，手动选择局域网连接并手动设定局域网的本机地址来连接本地局域网。成功连接后，用户即可使用电视机浏览网页、点播高清视频、甚至进行网络高清视频会议。当电视机关机断电后，本地连接自动断开。用户可以使用处于同一电表下的任意一个电源插座来连接局域网络，可多台电视机同时连接，也可同时连接个人电脑和电视机，实现电视与电视之间、电视与个人电脑之间、电视与以太网之间的资源共享。

图1 电视机内部电力网络信号处理系统

在没有电力网宽带覆盖的地区，可以采用图2的接入方法。图2是基于当前广泛使用的xDSL的家庭局域网与以太网的连接关系示意图。xDSL调制解调器与电力调制解调器可安放在房子的任意一个有电话接口的位置。xDSL调制解调器接上电源，接通电话接口并与电力调制解调器连接。电力调制解调器上电后自动与发出连接请求至xDSL调制解调器，xDSL调制解调器再向电信的服务器端发送连接请求并验证用户名、密码，验证成功后电力调制解调器就完成了本地局域网与以太网的连接。如果已经有电力网宽带覆盖的地区，可以选择使用图3所示的更简单更方便的连接方式。

图2 基于xDSL的局域网与以太网连接系统

图3是基于电力网宽带的局域网与以太网连接系统。这种组网方式需要当前位置已经有电力网宽带覆盖并且已经向有关部门申请了电力宽带服务。如图所示，整个连接系统只需要使用一个电力调制解调器。比图2的连接方式更方便的是，该电力调制解调器只需放置在房子的任意一个有交流插座的位置即可。电力调制解调器上电后自动向电力宽带提供商的服务器发出连接请求，完成验证后即同时完成了本地局域网与以太网的连接。这是一种兼容方式，当电力宽带普及至该地区，并在性价比上比xDSL接入方式有一定优势时选用。

图3 基于电力网宽带的局域网与以太网连接系统

5.总结

本文旨在提供一款内置电力调制解调装置的电视机并探讨这款电视机利用电力线组建家庭局域网以接入以太网的方法。主要介绍了两种接入方法，一种是基于当前广泛使用的xDSL的家庭局域网与以太网的连接，另一种是基于电力网宽带的局域网与以太网的连接。这两种方法所采用的技术方案都仅需在电视机的内部设计上进行一些改进，即可利用家庭的任意一个电源插头接入网络，而且不受现有技术在连接距离、数据接口、支持设备数量的限制。最大的效果在于，因为家庭局域网连接系统以及以太网连接系统可以放置在卧室或者其它任意一个带电话接口的位置并隐藏起来，不需要更改家居的装修，使客厅始终整齐美观。而且，现在的家庭都逐渐拥有了多台电视机，用户仅需将电视机摆放在自己喜欢的位置，并将电源线插入电源插座，即可享受高清的网络音视频服务、点播服务、网页浏览、信息服务等，甚至还可以使用电视机来做视频会议的终端，以及进行电视机与电视机之间的联网游戏等，使电视机成为一个真正意义上的家庭娱乐中心。

[1] 宋永华，肖颖等.电力线载波技术重大突破——数字配电线载波技术及其应用[J].电网技术，1999，23(2)：72-76.

[2] 李良沫.电力线数字载波及其发展[J].电力系统通信，2000，1：25-27.