浅析电力线通信技术及其应用

黄国君

摘 要：电力线通信技术是把信息以高频电流的方式，用电线传输出去，通过调制解调器把高频与电流中提取出来，传送到信息终端，接收的工具是计算机或电话，通过这样的形式可以传递数据和语音信息。通过电力线通信技术的信息传递方式不仅可以降低经济成本还能在最短的时间内最大范围的传递信息，而且具有不受时间地域限制等优点。

关键词：电力线通信；技术应用

中国目前三网融合状况，电力线通信技术只要在使用户简单的插上所需要的电源插头就能轻松的实现与因特网连接，不需要重新布线施工就能完成四网合一的电力线通信工程，尤其是电力线通讯调制解调器的应用，也可以极大的促进电力线通信技术的普及，无论是在公共场所还是在家庭都可以轻松便捷的进行联网，来实现各种形式的信息传递。所以随着信息全球化的逐步实现，以及用户对于服务的不断递增，促进电力线通信技术及应用来发展的。

一、基本原理

电力线通信全称是电力线载波（Power Line Carrier-PLC）通信，是指利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。高压电力线载波技术已经突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代。并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。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轉向开关、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。

二、现状

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）。

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。

三、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。

四、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。

五、总结

互联网不仅实现了经济信息全球化，同时也推进了电力线通信技术的发展，在当前信息传递产业中，电力线通信技术已经有了不可取代的技术地位，尤其随着互联网络在全球范围的迅速发展，电力线通信技术因为具有灵活方便，又价格低廉的优势拥有了不可替代的地位以及巨大的发展空间，尤其是国内近几年对于电力线通信技术的研究和关注，因为电力线通信技术本身具有网络覆盖面广，低成本，高效、不受时间空间限制等不可替代优点，使得电力线技术在信息技术以及网络管理等方面有了飞速的发展，电力线通信技术已经成为信息传递的一种必要手段，所以对于电力线通信技术的研究和应用是具有社会价值的。

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.