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电力线通信_homeplug

HomePlug BPL

HomePlug主要技术标准应用范围新视源科技

HomePlug BPL(Broadband over Powerline)宽带电力线接入,是一种连接到家庭的宽带接入技术,它利用现有交流配电网的中、低压电力线路,传输和接入因特网的宽带数据业务。2004年上半年,HomePlug宣布了开发电力线宽带接入规范的意向,并向全球范围内的电力公司、服务提供商和PLC组织发出了参与邀请。1 0~11月,HomePlug BPL工作组成立,共有包括EDF、Intellon、Conexant、SPiD COM、Current、Sharp等12家公司和PUA、UPLC等2个组织加入。HomePlug BPL工作组专门负责研究HomePlug BPL接入规范的市场需求文件(MRD)和相关标准,且得到了公用供电局、ISP因特网业务提供商及其它BPL工业团体的协作和支持。事实上全世界的公用供电局、ISP和各国的政府部门,都对利用无处不在的电力基础设施进行宽带接入传输的潜力颇感兴趣。作为一种传统接入技术的成功替代方案,BPL市场正在迅速增长。2004年12月~2005年2月开发了HomePlug BPL的市场需求文件,并于3月向成员发布征求意见,同年5月该文件获得理事会批准。

HomePlug BPL市场需求文件的主要内容包括,文件的目的和意图、市场概览、BPL系统描述、BPL规范要求。BPL市场需求文件的主旨是追求最高的性能以及同H omePlug AV的协同工作和无缝连接。

HomePlug BPL接入需要开发出中压线路和低压线路的技术规格。总的要求是B PL规格的范围要复盖MAC层、PHY层、AFE模拟前端和耦合器的相关构成部分及网元管理,但是并不包括耦合设备的物理执行层或者与安全施工相关的安装程序。

该规范还要求注意中压(MV)和低压(LV)的用法,HomePlug BPL接入的市场需求文件(MRD)描述了工作在低压和中压两种线路的技术规范要求。HomePl ug BPL接入工作组还在进行低压和中压两种环境下的BPL接入和HomePlug AV

规格要求的“差距分析”。

低压BPL(LV BPL)是利用电力分配网的低压线段在附近区域传送宽带数据。BPL信号通过配电变压器的低压线路段,以及杆线或地下线路直达家中。家中的任何电源插座都可以用来连接到BPL网络并接入因特网。安装BPL时需要采用BPL网关/桥接器、中继器,以及家中的CPE设备。配电变压器的骨干连接线路则可采用光纤、无线或中压BPL设备。

中压BPL(MV BPL)则是通过中压线路传送宽带数据信号到多个邻近区域。从中压线段到家中的宽带连接由低压BPL或无线接入提供。如果使用LV BPL,安装电极或地下配送变压器会阻挡BPL信号通过,而无法到达低压区域。这样,就要采用专门的耦合器以让数据通过MV线路到达LV段。

由上图可以看出,HomePlug BPL标准主要用于中压和低压线路的接入与分配,而HomePlug AV和HomePlug 1.0主要用于家庭网络。

HomePlug BPL的主要特点包括:

·基于HomePlug AV技术的200Mbps物理层

·在高噪音的电力线信道上进行接近物理层极限容量的可靠通信

·具有交流电工频同步功能的TDMA和CSMA高效的MAC层协议

·服务质量(QoS)保障

·支持多种网络部署结构

·高级网络管理功能,支持即插即用,可由用户或服务提供商安装和配置网络·在HomePlug AV中为实现同BPL有效协同的“相邻网络”设计

·基于128位AES的严格安全保障

·共存模式支持多个户内网络和接入网络间实现高效的带宽共享

·同HomePlug 1.0共存,两者互通可选

HomePlug BPL的应用分为以电力公司为主的服务和以用户为主的服务。以电力公司为主的服务如远程抄表、负荷控制、服务的远程启动/停止、窃电检测、动态和汇总数据分析、电能质量监测、安全监视、停电通知、设备监视、配网自动化、分布式发电的监控等;以用户为主的服务包括有因特网宽带接入、VoIP、视频传输、安全服务、家庭病毒防御、远程网络管理和故障诊断等。

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参考资料:

1. H omePlug BPL技术规范- PLC宽带接入技术

云南新视源科技有限公司

扩展阅读:

1.支持HomePlug 标准的服务提供商的数量正在呈上升趁势,2008年全球加入H

omePlug联盟的服务提供商的数量是2007年的两倍多,其中包括美国电话电报公司、Bell Canada、

https://www.doczj.com/doc/0517286161.html,cast、DirecTV、Dish、法国电信、KDDI、Swisscom、意大利电信、中华电

信、新加坡电信等公司。此外,服务提供商们还非常关注HomePlug 每年在亚洲和欧洲市场的发展情况。

3.同时,Intellon 公司的Jim Daugherty 表示,40 多家服务提供商正在配置Ho

mePlug 产品(包括20 个IPTV 部署),HomePlug 产品正成为电信应用领域真正的市场领导者。德国devolo AG 公司的Werner Fehn 对一些服务提供商在欧洲市场取得的成功发表了一些看法。IPTV 和VoD、在住宅区中广泛使用Wi-Fi

技术导致Wi-Fi 带宽受限、新IPTV 产品(如多房间和多服务)、不断增长的Qo S/带宽需求、房屋结构等电力线通讯驱动因素已经让欧洲服务提供商们逐渐认可了

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广电,PLC,宽带接入技术,宽带电力线接入,HomePlug

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HomePlug概要

要在输电线介质上实现可靠的通信,可行的解决方案必须包含两个东西:一个是坚

固可靠的物理层(PHY),一个是有效的媒体访问控制(MAC)协议。MAC协议控

制多个客户之间的媒体共享,而PHY则指定调制、编码和基本的包格式。

HomePlug PHY用正交频分多路复用(OFDM)作为基本传输技术。OFDM在技术文献中和工业界非常有名,目前它正广泛地用于DSL技术,同时也用于电视信号的地面无线分配。然而,与这些技术不同的是,HomePlug是以突发模式而不是以连

续模式来使用OFDM的。此外,HomePlug技术还利用交错连接的Viterbi和Reed Solomon FEC处理有效负荷数据,用turbo product编码(TPC)处理敏感控制数据字段。

带有冲突回避协议的载波侦听多路访问(CSMA/CA)在业界几乎是无人不知的,而HomePlug技术中的MAC协议就是CSMA/CA的变体。现在,HomePlug技术中的

MAC协议又增添了几个新特性,以支持优先级、提供公平性并允许对等待时间的控制。采用CSMA/CA,意味着PHY可以支持突发传输和接收。这就是说,每个客户

只有在有数据要发送的时候才启用发射机,数据发送一结束,就关闭发射机,发射

机回复到接收模式。

OFDM对高速数据流进行分割,以使它传输时成为多路并行比特流,每个比特流的

比特率较低。然后,每个比特流对间隔很密的载波序列中的一个进行调制。当载波

间隔很小,足以使通道响应在载波占据的整个频带较为恒定时,通道均衡就会变得

容易起来。在HomePlug中,由于使用了差分四相移键控(DQPSK)调制,均衡已经完全没有必要了。在相位有可能发生快速变化的环境中,差分调制可以改善性能。

体验电力上网:三款电力线上网适配器大

比拼

天极网 2006-06-14

07:31:25

目前阶段,在我国,HomePlug 技术应用还不是十分广泛,完全还没有被设备的生产厂商和用户作为一种主流的网络技术来看待,主要的原因它还是只作为一种“可供选择”的网络技术方案(相对于以太网来说),被那些

便宜、速度更快的无线局域网产品推到了后面的位置。而另外的情况是,在欧洲或是在某些公司的眼中,它被看作是一种更有潜力的发展趋势,被更多具有独特眼光的用户所看中,例如像Corinex 公司一样,已经用它来在部分大的宾馆、公寓大楼或是其他的多住所单元(multi-dwelling units ,MDU)中进行部署用来连接到因特网。

而对于此技术的应用,其中关键的问题之一是按照HomePlug 1.0(当前执行的版本),在应用层上最好的情况是使用该技术可得到大约5 Mbps 左右的数据吞吐量。尽管这个速度对一个家庭用户用来进行web 页面的浏览和收发电子邮件来说基本上还是比较适用的,但这样一个带宽的因特网连接有很多情况下还是显得太慢了,特别是对于那些需要处理非常繁重的本地任务来说更是捉襟见肘,例如像进行一些大文件的传输就不大适用了,而且对在线欣赏电影这样的视频流来说这个速度基本不能满足要求。

由于它的高速版本――HomePlug AV――已经提出了至少有三年了,但还没有得到完全的解决。HomePlug 设备芯片制造商的“大腕”厂商――Intel lon 公司――需要有相应的技术手段来回应那些IPTV 服务商,针对他们的服务,能

够提供一个比较好的解决方案,使用这个方案能够稳定地提供5Mbps左右的带宽来支持他们的视频流。到现存,在去年的CES 2005大会上,终于提出了一个相应的解决方案,称之为HomePlug“Turbo”技术(它的正式名称是HomePlug 1.0 with Turbo)。而最终的零售设备是在去年年底开始在市面上销售的。

从Intellon的技术规格来看,HomePlug Turbo的最大原始数据传输率大约在85Mbps左右,而对应那种普通的在线HomePlug 1.0的速度只有14Mbps 左右。这大约有6倍左右的数据吞吐量的提高,这样一个性能的提升能够大大扩展HomePlug的实用性,不必现受限于它原来可怜的速度,除了网络中因特网接入速度的影响外;并且还可完全支持Intellon处理IPTV视频流的目标。在本文中,笔者收集到了三个不同厂家的这样的产品,放置在一起来同时测试一下,看它们的性能到底如何。这三个生产厂家分别是Actiontec、NETGEAR和SMC。

产品介绍

Actiontec的“Meg aP lus”这一系列的产品实际上有三种不同的形式:一个单以太网连接端口、四个“HUB”端口(实际上也是一个交换机)和拥有一个

802.11b/g无线天线的不同型号。笔者选择测试的仅仅只是那两款有线连接的型号,因为在笔者测试的时候它的无线功能还不能使用。

从外形上看,这台HP E100T以太网适配器还是相当小巧的,大致相当于叠放在一起的两副扑克牌那样大,可直接插入到墙壁上的电源插孔中。不过它的插头铜片是已经固定了的,不能调整方向,因此我们在使用时只能把这台适配器朝向两个固定的方向。在HPE100T的底部上,有一个10/100以太网接口,并且在前面的面板上,装饰有一个电源指示灯和一个以太网接口活动情况指示灯。如图1所示。

图1:HPE100T MegaPlug 85Mbps 以太网接口适配器

面另外的那台4端口“HUB”版本的产品,也是属于桌面型设备,大小大致相当于一本不太厚的平装小说,在其前面板上,有几盏很细小的指示灯,一个是Power电源指示灯,和一个HP(HomePlug连接状态)指示灯,另外还有Link/Activity指示灯用来显示四个以太网端口的活动情况,这四个以太网是位于设备的后部。它连接到电源插板或墙壁电源插座上是通过使用的一根延长电源线。如图2所示。

图2:HPE400T MegaPlug 85Mbps 4端口Hub/交换机

NETGEAR公司的XE104在本次测试中的这些产品中,笔者认为它的设计最出色了,相对来说要大方得多。在这台紧凑、设计风格简洁的设备上,它可提供两个连接电源插座的接口,还有四个10/100交换端口;在前面板上,各种指示灯一就俱全,包括有电源指示灯,分别指示以太网端口活动情况的

Link/Activity指示灯和HomePlug活动情况的指示灯。跟Actiontec公司的HPE100T一样,这台XE104的电源插头铜片是不能活动的。如图3所示。

图3:XE104 85 Mbps以太网交换机

而对于SMCHT-ETH这个型号,我们可以认为它跟Actiontec公司的那

款“HUB”型号差不多,甚至外形看上去也是很相似的,只不过是这款型号它只提供一个10/100以太网端口罢了,但它们的指示灯排列也有些差别,在

SMCHT-ETH上,只有一个Link/Activity指示灯。如图4所示。

图4:SMCHT-ETH EZ 以太网适配器

注意,这三款设备都是被设计成桥设备模式的,因此虽说这些设备上自身带有的以太网端口数目不多,但不管有多少以太网端口,它们都可支持高这253个客户端的连接。并且,这些以太网端口都是支持自动MDI/MDI-X翻转的,故我们可连接任何一种其他想与之相连接的设备在它们的上面,而不过费用去找一根交叉电缆。

内部细节

由于HomePlug 1.0 plus Turbo技术是由Intellon公司提出的,因此我们丝毫也不会感到惊奇这三款供测试的产品都是使用了同一款芯片:Intellon INT 5500。图5显示的是Actiontec的以太网适配器内部详细细节,从图上我们可看到有Intellon的芯片,Realtek RTL8201单端口10/100快速局域网芯片和其他的一些组件,以及另外的一些把市电接口电压转换成适配器所需直流电压的元器件。

图5:Actiontec HPT100的内部细节

而Actiontec公司的HTP400那款有四端口的“HUB”,它的内容细节如图6所示,从图中可以看出,它实际上提供一个真实的10/100交换机功能,其网络处理芯片是一块Marvell 88E6060 6端口快速以太网交换机芯片,而这种芯片实际上是Marvell公司的Link Street交换机芯片生产线上的产品。在这说一些题外话,对于笔者本人来说,还是比较喜欢Actiontec公司产品的命名方式,并不是千篇一律使用所采用HomePlus技术的名称,而且还把以太网端口的速度也添加到了产品的名称中(笔者认为400这个型号是代表4个以太网端口和端口的速度为100Mbps),这样就更有利于消费者来选购所需的产品,在购买的时候只要一看到产品型号就基本明白这款产品的基本技术特征。

图6:Actiontec HPT400 内部细节

NETGEAR公司的XE104这款产品的内部细节显示的图7和图8中,从图上可看出,这两块电路板与前面所示的电气设计实质上一样的(笔者猜想这可能是采用了Intellon公司对该芯片提出的公版设计模式)。但采用的是把两块电路板叠放在一起的设计方式,要把它们放到那个设计相当简洁的外壳中来可能也是要费是一番功夫的。

图7:NETGEAR XE104内部细节(电路板组装在一块)

图8:NETGEAR XE104内部细节(两块电路板分离开来)

最后,我们就来看看SMC的那款SMCCHT-ETH,乍看之处,你可能会错误地把图9中的那块SMC产品的电路板当成Actiontec公司的那款“HUB”型号产品(图6中所示),它们都使用了那种一体成型的塑料外壳,而唯一不同的是外形尺寸的大小。仔细看一下你可能会发现它的电路板设计实质上与Actiontec公司的那款单端口的产品是一样的,它们之间的不同之处是SMC的这款产品只不过是做成了桌面产品的方式,而Actiontec的HT100是可以直接插在墙壁的电源插座或某个电源插线板上。

图9:SMCHT-ETH的内部细节

以上,我们介绍了这三款电力上网适配器的外观和内容细节,在下一篇文章里,我们将介绍它们的功能和评测结果。

?基于OFDM的电力线通信系统的Matlab仿真- 现代电子技术- 宦若虹金向东

?基于OFDM技术的电力线通信系统的MATLAB模拟- 电力系统通信- 汪晓岩樊昊

?基于OFDM HomePlug AV电力线通信系统仿真- 天津大学学报- 马永涛刘开华孙

春光聂华

?基于INT5130芯片的电力线通信系统的设计- 电力系统通信- 谈宏华

?基于OFDM电力线通信系统的同步方案设计- 华东电力- 程静远陈磊?基于OFDM的电力线数据传输通信系统- 华北电力大学学报- 毛婕高强等

?基于OFDM的低压电力线通信系统的均衡模块在FPGA上的实现- 电力系统通信- 成

栋于东海邹采荣

?基于OFDM的低压电力线载波通信系统仿真- 哈尔滨理工大学学报- 张礼勇常会敏

张旭辉

?基于OFDM系统的低压电力线通信信道估计的研究- 现代商贸工业- 贾景谱,耿煊, ?基于OFDM的电力线通信网络- 可编程控制器与工厂自动化(PLC FA) - 陈春雷

?基于OFDM的低压电力线通信系统信道噪声特性分析- 华北电力大学学报- 田新成

侯思祖王旭

?基于ST7538的多频率电力线通信系统设计- 电子器件- 刘晓胜李贵娇戚佳金

?基于SC1128 Modem的电力线载波通信系统的研制- 世界仪表与自动化- 高字,高向

东,李名,

?基于DTMF技术的电力线载波通信系统的设计- 微计算机信息- 赵坤王可崇

?基于电力线的OFDM配电自动化通信系统的设计与实现- 可编程控制器与工厂自动化(PLC FA) - 徐斌殷小贡

电力线通信技术发展分析--2005(2007-08-02 09:14:22)

标签:plc发展分类:行业发展、动态

电力线无处不在,利用它来进行信息的传输一直是人们的梦想。通过多年的研究和发展,利用高压电力线来传输低速数据的技术已相当成熟。随着网络技术及多媒体技术的发展,利用电力线来实现高速Internet接入及多媒体信息传输是当前的研究热点,国外在相关研究和应用方面已取得了很大进展。本文将详细分析国外在高速电力线通信(PLC)基础研究、产品研发、市场应用、标准与管制方面的现状及存在的问题。

一、高速PLC介绍

PLC就是以电力线作为通信媒介的一种通信方式。电力线从来就不是一种理想的通信介质,但随着技术的不断进步,特别是调制技术及微电子技术的发展,使得PLC的实用化成为可能。最早的PLC实用技术是一种称之为“脉冲控制”的通信系统,该系统提供速率极低的单向通信,发射机功率为数十千瓦,主要用于路灯及负荷控制。20世纪50年代以来,人们开始研究电力线(主要为高压)通道的高频特性(5kHz~500kHz),并在此基础

上开发了电力系统调度通信及保护广泛使用的电力线载波机。20世纪90年代国外开始研究电力线(主要为低压及中压)的高频特性(2 MHz~80MHz),并在此基础上开发了实用的高速PLC产品及系统。当前已有多种高速PLC产品及系统在家庭联网、高速Internet 接入、智能家居等方面得到了广泛应用。高速PLC的特点大致可以概括为以下几点。

(1)采用电力线(中低压)作为信息传输通道,跟其他接入技术相比可提供更高的覆盖率;(2)电力线载波信号使用频率为2 MHz~30MHz;(3)可快速、简单可选择性实施,室内安装快速简单;(4)投资及运行费用跟xDSL相当,比其他电缆服务费用低;(5)当前提供的宽带接入速率与其他方式相当,下一步将提供更高的速率及多种应用。

二、高速PLC基础研究现状

对电力线信道特性的研究是产品开发及制定相关标准的基础。经过多年的发展,国外相关研究组织或个人在中低压电力线的信道特性研究方面取得了一定成果,但还有很多研究工作需要进一步深入。

(一)信道传输特性

电力线网络不同于常规的点对点或点对多点阻抗恒定传输媒介。由于大多电力线具有分支多、不同分支电缆物理特性不一致及负载阻抗不恒定等特点,其中,中压电力线的阻抗变化稍小,中压电缆线路分支一般不多。因而电力线信道是一个多径反射以及频率选择性衰落信道。我们可以通过模拟技术研究不同拓扑结构网络上通信性能的可能性。通过搭建模型,并基于大量的测试,可以研究和设计出PLC网络。同时可以对不同的调制技术和编码技术进行比较研究。

(二)信道噪声特性

除了因线路衰减和多路传输所造成的信号失真外,噪声是影响电力线数据可靠通信的关键因素。通过大量理论研究和实际测试表明,电力线信道中的噪声分布和其它常见信道有很大的不同,其噪声并不呈现白高斯噪声(AWGN)特性,在频率从几百kHz到数十MHz 之间,主要为窄带干扰和脉冲噪声。为了克服这些影响,必须考虑采用复杂的信道编码技术。中低压配电网中的噪声可以分为以下五类。

(1)有色背景噪声:具有相对较低的功率谱密度(psd), 而且功率谱密度随频率的变化而变化;(2)窄带噪声:主要是一些经过幅度调制的正弦信号,严重时在很宽的频率范围内存在高电平的噪声;(3)非电网谐波的周期性脉冲噪声:这类噪声大多是由开关电源引起的,在低压电力线中出现的几率较大;(4)与工频同步的周期性脉冲噪声:这些脉冲的重复频率为50Hz或100Hz,与工频同步,它们持续时间很短(几微秒);(5)异步脉冲噪声:它是由电网中瞬时的电气开断引起的,这类噪声的功率谱密度有时比背景噪声高50dB。

(三)信道电磁兼容特性

由于高速PLC需要在电力线上注入高频信号(2 MHz~30MHz),但高速PLC的使用不能给其他通信系统带来电磁干扰。为此国外对电力线的高频辐射机理进行了详细的研究并作了大量的测试,大家认为电力线的对地不平衡是其辐射的主要原因。由于电力线的电磁辐射特性跟电力线结构、耦合方式密切相关,一个地方的测量结果很难反映不同应用环境的电磁辐射水平,而且对于2 MHz~30MHz频率范围电磁辐射的测量方法也存在较大的争议,所以尽管有组织定义了高速PLC的电磁辐射水平,但目前还没有一个世界范围内大家一致认同的标准。如何设定高速PLC设备及系统的电磁辐射水平及定义测试方法仍然是各个相关组织正在研究的项目。

(四)信道调制编码

电力线是一个极其不稳定的高噪声、强衰减的传输通道,要实现可靠的电力线高速数据通信,必须解决各种因素对数据传输的影响。高效可靠的调制编码技术是高速PLC的关键,国外对各种调制技术在PLC中的应用进行了大量的研究和测试。

常规单载波调制不但频带利用率不高,而且在无法预计各种强干扰噪声频谱分布的前提下是无法避开或抑制突发噪声和脉冲噪声干扰的,因此也无法实现可靠的高速数据传输。对高速PLC来说,要实现很高的通信速率,在有限的频带内采用CDMA方案较难实现较高的处理增益,所以CDMA技术难以在高速PLC中使用。

三、高速电力线产品开发现状

英国联合电力公司的子公司Norweb通讯公司于1990年开始电力线载波通信的研究,1995年与加拿大北电网络合作共同开发该项技术。1997年这两家公司声称解决了电力线噪声等问题,取得了电力线载波技术的重大突破,利用新开发的数字电力线载波技术DPL(Digital Power Line)实现了在低压配电网上进行1Mbit/s的远程通信。

从此以后,许多国家的研究机构开展了高速PLC的研究和开发,如美国的Intellon、Inari公司,以色列的ITRAN、https://www.doczj.com/doc/0517286161.html,公司,韩国的Xeline公司,西班牙的DS2,法国的SPiDCOM等公司开始了高速PLC专用芯片及应用产品的研究开发,产品包括用于家庭联网及高速接入两大类产品,传输速率从1Mbit/s到2Mbit/s、14Mbit/s、45Mbit/s 直至200Mbit/s。当前国际上主流高速PLC芯片及产品如表一所示。

表一国际上主流高速PLC芯片及产品表

(一)高速PLC应用现状

1.高速PLC应用模式

目前高速PLC主要用于家庭、小型办公室联网及高速接入。在高速PLC家庭、办公室联网应用中,通过多个高速PLC MODEM组成内部网络,并可通过PLC MODEM共享外部ADSL、无线等宽带Internet接入。

2.高速PLC试验网络

在国外,已有数百万电力线高速通信产品用于室内、办公室联网,电力线高速接入在多个国家已达数百个试验网络,主要应用于欧洲和美国等。欧美主要的电力线高速接入试验网络如表二所示。

表二欧美主要的电力线高速接入试验网络

(二)高速PLC标准与管制

面对高速PLC技术的快速发展,各个国家反映不大一致。总的来讲,欧盟及美国政府已明确表示支持高速PLC技术的使用,应把PLC跟其他通信技术同等对待,不应设置障碍阻止其发展,但高速PLC的使用应满足安全、电磁兼容及其他通信管制标准。

高速PLC电磁兼容标准的制定是制约高速PLC在各国快速发展的主要因素。2004年10月,美国FCC 发布了高速PLC的电磁兼容标准,其对FCC PART15进行了增补,确定了高速PLC的辐射限值,并且要求设备生产商满足标准,要求应用商进行备案登记,当有人反映存在干扰时需进行现场测试并采取相应解决办法。欧盟要求高速PLC满足89/336/EEC要求,如在应用中存在干扰,对个案分别处理。ETSI/CENELEC联合工作组正在制定高速PLC电磁兼容的网络标准,不过该项研究进展缓慢。CISPR SC I WG 3正在制定高速PLC的产品电磁兼容标准,不过其提交的草案几经修改一直未能通过。

随着高速PLC的快速发展,各相关国际组织也越来越多。当前电力线高速通信的国际组织主要有家庭插电联盟HPA、PLC论坛、PALAS、OPERA、UPLC(UNITED POWER LINE COUNCIL)、PUA以及日本的ECHONET等。所有这些国际组织都由研究机构及厂商共同组成,其中比较具有影响力的为HPA、PLC Forum和OPERA。

HPA致力于创造共同的电力线网络通信技术标准。HPA现已发展成为由近百家公司组成的联盟,国内的中国电力科学研究院是该组织的成员。2001年6月,HPA发布了其标准的第1个版本Home-Plug Specfication1.0,将数据传输速率定为14Mbit/s,采用

OFDM调制解调技术,MAC层协议为CSMA/CA。基于该标准生产的高速PLC产品目前占有大量的市场份额。其下一步将发布HomePlug AV及HomePlug BPL标准。

PLC Forum于2000年3月23日在瑞士成立。其包括来自各大洲的成员,国内的中国电力科学研究院是该组织中惟一的中国会员。论坛的目标是为所有对PLC 感兴趣的制造商、客户、研究人员以及政府机构提供一个平台,促进他们交流和丰富有关PLC的知识。该论坛的市场目标是提供包括户外接入和户内联网在内的全面PLC解决方案。PLC Forum 不制定标准,但致力于将会员的提议提交给国际标准化组织,并通过努力,使其成为标准。OPERA成立时间不长,其是由欧盟资助并由DS2等多个欧洲研究机构及厂商组成的组织,其主要目的是开发下一代用于本地接入的高速PLC技术。

(三)展望

经过多年的发展,高速PLC技术在世界范围内取得了很大的进步。通过大量试点及小规模应用表明,高速PLC并不会带来严重的电磁干扰,但我们必须遵守相关的电磁兼容标准。

相关技术标准的制定才能保证高速PLC快速健康的发展,欧美不但在产品研究开发及相关标准的制定方面都走在中国的前面,国内高速PLC要发展还需相关组织及人员的努力。

从目前国内外的研究及应用现状来看,我们把高速PLC技术与其他通信技术及应用相结合,其才能具有充分的竞争力。

作者:蝶梦凤舞提交日期:2007-1-23 17:25:00

常用的上网方式一般有:56K MODEM拨号上网(只要有电话线就能上网),xDSL方式(也需要电话线),Cable Modem方式(依托有线电视线路),FTTX+LAN上网(光纤到小区或楼,双绞线到户),无线上网卡或3G方式(通过手机或无线上网卡),WLAN方式(通过无线路由器)等等。

各种家庭组网方式请参看:上网方式大全家庭网络接入方式大搜罗

而随着电力线上网方式的出现,又为大家增添了一种可选的上网方式。虽然近一两年来,关于电力线上网的争论渐起,但无可否认的是随着电力线上网技术的不断成熟,其缺点正在被不断克服。

一、PLC基本特点

PLC(Power Line Communication)乃是一种宽带技术,利用一般传输电流的电力线作为媒介,进行传输声音、资料或影像的方式。该技术在不需要重新布线的基础上,可在现有电线上实现数据、语音和视频等多业务的承载,最终可实现四网合一。终端用户只需要插上电源插头,就可以实现因特网接入,电视频道接收节目,打电话或者是可视电话。

电力线上网为大家带来新的家庭网络解决方案

电力线通信主要使用低压民用电线来传输网络数据,从目前的发展阶段来看,电力线

通信的技术涵盖了以太网技术与电力技术及一些特殊的通信编码调制技术。PLC在OSI的第二层以上符合标准的802.3以太网规范。以太网是以点对点方式传输802.3格式帧的网络,以太网数据帧均遵从IEEE发布的802.3标准。

PLC则是以太网的一个分支,区别在于在物理层中介质更换为电力线,并且在第二层上采用了基于CSMA/CA的广播共享方式,在此规范下欧洲电力线联盟HomePlug 1.0的通信速率业务可达到14Mbps。

为了解决在强电环境下对高频数据通信的干扰,HomePlug规范中引入了OFDM调制方式,并且在标准规范中保证了与国际电磁兼容的适配,以避免电磁泄漏对通信及其他设备电器的影响。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时,利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制,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滤出,再经过解调,就可得到原通信信号。

用PLC上网需要增加的设备有两种:需要PLC的局端设备(电力路由器)以及PLC 调制解调器(电力猫或称为电力网卡)。其中,PLC调制解调器放置在用户的家中,局端设备一般放置在楼宇的配电室内。一台局端设备可以拖带数十台PLC调制解调器。所以用户要想使用PLC,需要运营商提供Internet出口,并在用户的楼宇中安置PLC的局端设备,用户购买或租用PLC的调制解调器后,就可以用PLC来上网。

电力线通信网络建成后,用户只要在房间任何有电源插座的地方,把PLC终端电力调制解调器的一端插到电源插座上,一端接到电脑,不用拨号,就立即可享受最高达4.5-14Mbps 的高速网络接入,来浏览网页、拨打V oIP电话和在线观看电影,从而实现数据、语音、视频以及电力于一体的“四网合一”。

而且在室内组网方面,计算机、打印机、V oIP电话和各种智能控制设备都可通过普通电源插座,由电力线连接起来,无需网络布线,便可组成局域网,高速共享Internet网资源。另外,可将房屋内的电话、电视、音响、冰箱等家电利用PLC连接起来,进行集中控制,实现智能家庭的梦想。总之,PLC可作为一种接入技术,提供宽带网络最后一公里的解决方案,适用于居民小区、学校、酒店、写字楼、乡村等范畴。

二、不足已显现

在家庭中安装PLC网络只需简单地将HomePlug适配器插入电源插座,然后把适配器与宽带MODEM或原来的网络路由器相连就可实现网络共享和Internet上网。在过去五年里,售出了数百万个HomePlug1.0产品,这证实了该技术可行,而且表现良好。而且目前PLC 设备越来越多样化,如电力线机顶盒、家庭监控摄像头、数字媒体适配器和扬声器等,那些不支持HomePlug的产品可以利用适配器连入HomePlug网络。

但无可否认的是由于在电力线中存在很多“噪声(干扰)”,这已对稳定传送数据和保持QoS带来挑战。也正是未能克服这种噪声,HomePlug 1.0标准的PLC数据率最高只能达到14Mbps,这让电力线上网在家庭中的普及度还远远不如具备同样效能的无线局域网(Wireless LAN)。

HomePlug 1.0正面临困局

首先,HomePlug 1.0标准的PLC很容易受到其它电器干扰,特别是在用电高峰易出现信号波动等等。与RJ45双绞线相比,家用电力线上一般会接入很多电器设备,这些设备插入或断开、开机或关闭电源,都可能导致电力线的电流和电压不断地变化,造成上网速度的减慢,如有时打开电视后你会发现上网速度从2M一下跌到64K甚至更低,就如墙壁对无线信号的影响一样。

如某网友留言称:“我认为中点飞华的技术(HomePlug 1.0标准)还不成熟,受电压的影响比较大,十分的不稳定,夏天用的空调,冬天用的电暖器、充电器等都对它有致命的影响,而且带宽不够,我是在2005年就选择了它,当时安装的时候因为是月中,所以就赠送

了半个月的免费使用权,这半个月他的表现非常好,可是一到正常使用它的时候,问题出现了,将近一个月都无法使用。”电力线在提供不错的性价比接入手段的同时,为了克服这种问题,也采用了多载波正交频分复用来解决传输频带利用率和传输效果,但目前看来效果都不大。

此外,电表(不同电表设备提供商的电表设备是不同的,易成传输瓶颈或障碍)、泄漏(部分高频信号功率将以电磁波的形式辐射出去,干扰其它电器)和安全亦在困扰着目前国内的PLC市场推广效果和用户满意度。这让与小灵通几乎同时期上市拓展的电力线上网屡遭挫折,无论国内外,其市场推广效果都与预期相距甚远。

三、HomePlug A V能解困?

毫无疑问,HomePlug 1.0标准已经过时,正是这种过时标准才导致电力线市场和实际使用效果的表现不佳。

大家知道,第一个HomePlug标准HomePlug 1.0早在2001年就得到批准,理论数据率最高达14Mbps。2004年推出了HomePlug 1.0 Turbo版,最大理论数据率提高到85Mbps。而新一代技术HomePlug A V标准于2005年8月被论坛董事会通过并于同年12月向会员开放,HomePlug A V理论数据率提高到200Mbps(实际可以稳定在100Mbps)。HomePlug BPL 标准将于2007年第一季度发布,预计2007年底会有商用产品投入市场。

目前投入市场的PLC产品主要是基于HomePlug 1.0标准(速率14Mbps)和HomePlug A V标准(速率200Mbps)的产品,截止2006年10月,HomePlug 1.0+A V产品年销售量达到600万件,其中45%的市场在美国,55%的市场在欧洲和亚洲,预计2007年的年销售量将增长到1000万件。而随着越来越多的HomePlug A V标准产品的出现,电力线上网市场有望被重新点燃。

PLC上网/联网带宽急需拓展

根据HomePlug A V标准,实际应用中,数据每秒的传输速度可过70-100MB。HomePlug A V标准还对QoS技术进行了规定,以便它能确保128位的AES编码的视频和音频能正常传输。而且其安全性远超过HomePlug 1.0所规定的56位的DES编码标准。HomePlug A V 支持术能实现在同轴电缆、电话线、以及电力线上数据传输。

HomePlug A V的物理层使用OFDM调制方式,去除美国无线电爱好者使用的频率后,在2-28MHz频段使用917个子载波;功率谱密度可编程,以满足不同国家的频率管制;每个子载波可以单独进行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM 调制;采用Turbo FEC错误校验;物理层线路速率达到200Mbps,净荷为150Mbps,接近电力线信道的通信容量;前同步码可被HomePlug 1.0设备检测,从而实现两者共存,但互操作是可选项。

在10个家庭中进行的性能测试中,80%的插座达到55Mbps以上的带宽,95%的插座达到35Mbps以上的带宽,98%的插座达到27Mbps以上的带宽,典型的物理层速率为70-100Mbps。

而且更关键的是HomePlug A V含有先进的噪声处理技术,能够消除噪声。在实际测试中,即使电线陈旧,也没发现HomePlug A V的性能下降。而且HomePlug A V的算法在双绞线电话接线和同轴电缆上的表现同样出色。在同轴电缆上采用HomePlug A V技术可以获得与MoCA技术大致相同的性能。在测试中,HomePlug联盟发现,HomePlug A V在80%的电线插座中净数据率至少为50-55Mbps。当利用同轴电缆进行测试时,HomePlug A V的数据率约为110Mbps。因为当初设计HomePlug A V的时候就是要保证它能在恶劣环境中正常运行,在同轴电缆上运行时性能更好。

所以,我们可以肯定的是,要想为目前举步维艰的PLC电力上网解困,抛弃掉原有的HomePlug 1.0标准已成大势所趋,势不可挡。相比HomePlug 1.0,HomePlug A V不仅是带

宽更宽,而且稳定性也大幅提升,未来通过大规模采用HomePlug A V将真正在家庭内部的电力线网络上构筑起高质量、多路媒体流、面向娱乐的网络,满足家庭数字多媒体传输与高速宽带上网的需要。

HomePlug 电力线联盟:打造数字家庭的有线网络

对话HPA(HomePlug 电力线联盟)成员

概述:为数字家庭构建混合网络

英特尔对数字家庭的远景在于,以消费者青睐的使用模式为核心,推动新平台的开发。这些平台也称作娱乐电脑,借助它们,用户将能访问广泛的设备与服务,从而分享或感受优质的数字内容(包括数据、音频和图像内容等等)。

要为数字家庭提供这些内容,或是让这些内容遍布数字家庭,快速、可靠的网络不可或缺。尽管以太网和无线依旧是联网技术舞台的主角,英特尔仍积极领导着其补充性技术,即有线或电力线技术的开发。为了解有关该联盟、电力线技术以及新数字家庭的相关信息,我们特地采访了HomePlug 电力线联盟(HPA)的成员以及英特尔数字家庭事业部的工程师。

英特尔的HomePlug 电力线联盟总裁兼电力线计划负责人Matthew Theall 说道:“我们的目标是为数字家庭构建混合网络。当前,有线与无线技术互补共存,而我们希望这种状况还能持续一段时间。依靠现有电力线搭建的家庭网络将补充无线技术对消费者家电设备、设施的支持。”

Linksys 公司全球业务拓展高级总监Matthew McRae 说道:“Linksys 认为,电力线技术在下一代家庭网络中仍将发挥重要作用。Linksys 公司隶属于思科系统公司,现为HPA 董事会成员。尽管无线技术轻易赢得了消费者的青睐,但有线家庭骨干网能高速提供优质内容,因此仍是不可或缺。目前,唯一可行的解决方案便是安装CAT5 电缆,但现在,HomePlug AV 可以用作家庭有线骨干网,因此省去了安装新电缆的必要。”

什么是电力线技术?

传统的电力线承载着整个房屋内通过电源插座接通的电源。HomePlug 设计者兼英特尔工程师Barry

O'Mahony 说道:“电源线以60 赫兹的低频传输电源。电力线网络技术使用同种线缆,以更高频率传输数据。电源线本质上成为了使用 2 到30 兆赫频率的宽带网络。”

英特尔数字家庭事业部首席技术官Brendan Traw 指出,现有电源线的复用是相当明智的主意,他说道:“新技术采用起来越简便,自是越能赢取更高的消费者满意度。使用家庭电力线来传输数字内容不仅消除了购买新电缆的必要,同时方便使用,对于消费者极具吸引力。英特尔的数字家庭远景将因电力线网络技术而获益匪浅,因为,娱乐电脑平台的关键能力在于实现快速、可靠的网络连接。”

什么是HomePlug 电力线联盟?

2005 年加盟HomePlug 电力线联盟之前,英特尔就已对在数字家庭中补充其无线战略的各种电力线网络技术进行了评估检验。HPA 是由众多技术公司组成的团体,团体成员积极开发规范,支持现有电源插座和电力线实现设备与设备,以及设备与互联网之间的连接。Theall 讲道:“如今,HomePlug 网络是高速电力线网络唯一的全球认证标准,其数百万的产品已在全球 6 个大陆投入使用。”

该联盟致力于三类电力线网络技术:

1. 家庭内部网络

2. HomePlug 指令与控制(HPCC,HomePlug Command and Control):一项低速、低成本的技术,可实现对家庭内部照明、电器、空调设备、安全系统以及其它设备的全面、先进的控制。

3. 电力线宽带(BPL):宽带到户接入技术,可

a. 通过电力线发送高速互联网到户

b. 提供自动读表能力

c. 实现智能的网格管理/电动调节

易于安装与维护的家庭网络

2001 年,该联盟发布了其速度为14 Mbps 的家庭内部网络HomePlug 1.0 规范。尽管这项技术问世已有五年,但仅在最近两年,HomePlug 1.0 产品(如桥接与路由设备、合并Wi-Fi* 接入点/HomePlug 设备)才开始“窜红”。目前,此产品的全球发运量已突破了500 万。

2005 年夏,HomePlug 电力线联盟批准通过了一项新的家庭网络规范:HomePlug AV,其性能速率达200 Mbps。HomePlug AV 实现了高清(HD)与标清(SD)视频的同时分发以及家庭内部音频、IP 语音、IPTV 和数据的整体网络。Theall 指出:“新的HomePlug AV 规范实现了网络能力的巨大飞跃。”

预见到HomePlug AV 规范的巨大潜力,英特尔公司加入了该联盟。Theall 还讲道:“更快的速度激起了英特尔的兴趣,HomePlug AV 的服务质量(QoS)与安全能力也吸引了英特尔的目光。”该规范的服务质量可满足新兴的AV 与IP 应用的延迟和抖动要求。

全球参与,标准开放

摩托罗拉和Linksys 在英特尔前后不久也加入了该联盟。McRae 指出:“在决定加入HomePlug 电力线联盟之前,Linksys 非常慎重地考虑了电力线网络的种种特性。HomePlug AV 技术满足了我们的各项严格要

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