電力線通信

電力線通信技術出現於20世紀20年代初期。應用電力線傳輸信號的實例最早是電力線電話，它的應用範圍是在同一個變壓器的供電線路以內，將電信號從電力線上濾下來。1991年美國電子工業協會確認了三種家庭總線，電力線是其中一種。1997年10月，Northern Telecom公司宣佈進行數字電線技術的開發，這項技術將使電力公司能夠在電力線上以1Mbps的速度傳送數據和話音業務。後來西門子的PLC技術將電力線總線的家庭擴大到小區的電信接入網端口，而且能以1Mbps的速率傳輸數據。

技術進展後來逐漸加快。由思科、英特爾、惠普、松下和夏普等13家公司成立“家庭插電聯盟”（HomePlugPowerline Alliance），致力於創造共同的家用電線網絡通訊技術標準。

歐洲也不示弱。在德國漢諾威信息技術大展上，德國電力工業巨頭RWE電力公司推出了名叫電力網的新技術，這種新的傳輸技術將能通過電源線路傳輸各種互聯網數據信號，從而大大推進互聯網的普及。用户只需花上幾分鐘時間，把特製的調制解調器與普通的電線插口相接，就可以上網瀏覽，速度也可達到每秒2兆比特的寬帶標準。德國聯邦議院議會上院新近通過一項議案，批准使用能使互聯網信息通過電力線和牆上電源插座傳輸的技術。

日本將在2001年內製定出連接裝置的技術標準。日本九州電力公司和東京電力公司與三菱電機、富士通、松下電器等合作，開發通過電力線路傳送和接收圖像的技術，並定於2001年內推出實用產品。

在中國，20世紀40年代已有日本生產的載波機在東北運行，做為長距離調度的通信手段。從1999年起，中國電科院就開始對高速PLC進行研究，並在2001年8月，在瀋陽建立了第一個實驗網絡。又從2001年12月起，國電通信中心開始組織國內外廠商在北京居民區開展PLC應用試驗，這些公司包括韓國的Xeline（14Mb/s系統）、瑞士ASCOM公司（4.5Mb/s系統）、美國Leap公司（14Mb/s）、西班牙的DS2公司.福建電力試驗研究院（10Mb/s系統），以及電科院（14Mb/s系統）等。中國福建省電力試驗研究院研製成功“數字化輸電線路技術“的核心產品——電力調制解調器及多個相關產品，其傳輸速率達到10M。同時國電通信中心採用國內外電力線通信(PLC)組網設備，在北京某生活小區成功地進行了lnternet接入試驗，並獲得了較理想效果。隨着研究的深入，PLC也向更高速率發展。例如將速率提高到100Mb/s，甚至200 Mb/s。屆時，高速PLC將為寬帶接入通信作出更大貢獻。

電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行而應運而生的。它同電力系統的安全穩定控制系統、調度自動化系統被人們合稱為電力系統安全穩定運行的三大支柱。它更是電網調度自動化、網絡運營市場化和管理現代化的基礎；是確保電網安全、穩定、經濟運行的重要手段；是電力系統的重要基礎設施。由於電力通信網對通信的可靠性、保護控制信息傳送的快速性和準確性具有及嚴格的要求，並且電力部門擁有發展通信的特殊資源優勢，因此，世界上大多數國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統專用通信網。 ^[2] 

在發送時，利用調製技術將用户數據進行調製，把載有信息的高頻加載於電流，然後在電力線上進行傳輸；在接收端，先經過濾波器將調製信號取出，再經過解調，就可得到原通信信號，並傳送到計算機或電話，以實現信息傳遞。PLC設備分局端和調制解調器，局端負責與內部PLC調製解調器的通信和與外部網絡的連接。在通信時，來自用户的數據進入調制解調器調製後，通過用户的配電線路傳輸到局端設備，局端將信號解調出來，再轉到外部的Internet。具體的電力線載波雙向傳輸模塊的設計思想：由調製器、振盪器、功放、T/R轉向開關、耦合電路和解調器等部分組成的傳輸模塊，其中振盪器是為調製器提供一個載波信號。在發射數據時，待發信號從TXD端發出後，經調製器進行調製，然後將已調信號送到功放級進行放大，再經過 T/R轉向開關和耦合電路把已調信號加載到電力線上。接收數據時，發射模塊發送出的已調信號通過耦合電路和T/R 轉向開關進入解調器，經解調器解調後提取原始信號，並將原始信號從RXD 端送到下一級的數字設備中。 ^[3] 

電力線通信設備常用的接口如下：

RJ-45接口是以太網最為常用的接口，RJ-45是一個常用名稱，指的是由IEC（60）603-7標準化，使用由國際性的接插件標準定義的8個位置（8針）的模塊化插孔或者插頭。 ^[4] 

USB（Universal Serial Bus）通用串行總線是由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC等幾家大廠商發起的新型外設接口標準。USB1.1的傳輸速度12Mbps，USB2.0可達480Mbps；電纜最大長度5米。USB電纜有4條線，其中2條信號線，2條電源線，可提供5伏特電源。USB電纜還分屏蔽和非屏蔽兩種，屏蔽電纜傳輸速度可達12Mbps，價格較貴，非屏蔽電纜速度為1.5Mbps，但價格便宜；USB通過串聯方式最多可串接127個設備；支持即插即用和熱插拔。

電力線通信通常採用的調試方式為OFDM，即正交頻分複用。OFDM是在嚴重電磁干擾的通信環境下保證數據穩定完整傳輸的技術措施，HomePLUG 1.0的規範覆蓋4-21MHz的通信頻段，在這個頻段內劃分了84個OFDM通信信道。OFDM的原理是幾個通信信道按90度的相位作頻分，這樣的結果是當某一個信道波形過零點時相鄰信道的波形恰好是幅值最大值，這樣就保證了信道間的波形不會因外來的干擾而交疊、串擾。

從佔用頻率帶寬角度，可分為窄帶PLC和寬帶PLC。 ^[5] 

窄帶PLC的載波頻率範圍，在不同國家，不同地區是不一樣的，美國為50~450kHz，中國為40~500kHz。 ^[5] 

寬帶PLC的載波頻率範圍，在美國為4~500kHz，主要用於户內；歐洲為1.6~10MHz和10~30MHz，這是ETSI標準，CENELEC標準分界點為13MHz。 ^[5] 

從實現的通信速率角度看，可分為低速PLC和高速PLC，一般以2Mbit/s線速為分界線。 ^[5] 

另一種分類方法是按應用場合不同。ETSI標準《PLT體系結構參考模型》中，根據使用場合不同，分為4類。 ^[5] 

PLC 應用形式多種多樣。例如，當數字電視上 出現商業廣告時，可以通過電力線把產品信息下載到計算機上 ，此後，還可以計算機向供貨商發送訂購信息或者去瀏覽產品網頁，獲得更詳細的信息。通過電力線還可以把音樂或視像節目錄制下來, 當在電視上或在一個音樂頻道上播放音樂時 , 可以通過電力線直接把音樂錄到MP3播放器上, 也可把數字視像直接錄入PC 機或數字錄像機(VCR)內。還有，電冰箱可以根據冰箱內的庫存情況通過電力線訂購食品，微波爐能向空調發送預計的環境温度變化信息，讓空調重新調節温度，保持室温舒適。 ^[1] 

PLC 的應用並不侷限於新式信息家電。作為家庭網絡，PLC非常便於在傳統數據處理設備(如 PC 機等)與計算機外設之間交換數據。此外，信息家電也可與計算機進行對話，利用 PLC 可以很方便地從電視機或 VCR 向 PC 機發送多媒體數據。PLC 還可以用於住家安全方面，可以把門口監控攝像機獲得的圖像送至電視機。 ^[1] 

傳統的電力線載波通信（PLC）主要利用高壓輸電線路作為高頻信號的傳輸通道，僅僅侷限於傳輸話音、遠動控制信號等，應用範圍窄，傳輸速率較低，不能滿足寬帶化發展的要求。PLC正在向大容量、高速率方向發展，同時轉向採用低壓配電網進行載波通信，實現家庭用户利用電力線打電話、上網等多種業務。 ^[6] 

國外如美國、日本、以色列等國家正在開展低壓配電網通信的研究和試驗。由美國3COM，Intel，Cisco，日本松下等13家公司聯合組建使用電力線作為傳送媒介的家庭網絡推進團體--"Homeplug PowerlineAlliance"，已經提出家庭插座（Home Plug）計劃，旨在推動以電力線為傳輸媒介的數字化家庭（DigitalHome）。

還存在以下問題有待進一步研究：

硬件平台：主要包括通信方式的合理選擇、通信網絡結構的優化選擇。擴頻方式、OFDM技術和多維網格編碼方式各有優點，哪一種適合低壓網還有待研究，或者也可以採用軟件無線電的思想為這三種方式提供一個統一的平台。電力網結構非常複雜，網絡拓撲千變萬化，如何優化通信網結構也是值得研究的問題。