电力线宽带上网介绍

引言
　
　　提到上网，你或许会下意识地想到电话拨号、ADSL专线等上网方式，其实除了这些常见的方式外，还有不少新兴的Internet接入方式。这不，家庭中使用的一根普通电力线，竟然在不知不觉中，也能充当用户计算机与Internet之间的通信“桥梁”。由于电力线的普及范围是其他任何一种通信介质所不能比拟的，因此电力宽带上网就具有接入成本低廉、通信速度飞快、运行性能稳定等多种优点，它绝对可以作为其他Internet接入方式的有益补充。
　　目前，作为走入家庭的第三条宽带线，即宽带电力线(BPL)通信正在悄然兴起。BPL是指通过低压电力线向住宅用户和企业用户提供数据和话音业务，而不是指以前的电力线载波通信。这是由于现今在许多国家，尤其在发达国家，广域高速光纤骨干网已经四通八达，容量也非常充裕，故对电力线而言，不必再考虑如何利用其长途输电部分，只需考虑其配电部分，尤其是低压线路即可。在国内，电力组网已开展两年多了，目前已在北京、上海、杭州、福州、重庆等地的个别居民小区和宾馆陆续展开，不久的将来，我们将可以感受到电力线组网带给我们的方便和体验。

　　通信原理

　　电力宽带在传送数据信息时，往往会通过专门的OFDM或GMSK调制技术，将计算机数据信号调制成特殊的电力信号，该信号可以在频宽范围在1.6M~30M之间的电力线上正常传输；在数据信号的接受端，需要借助专业的信号滤波器，将电力信号过滤一下，然后再通过调制器将信号还原成原来的数据信号。电力宽带上网的速度根据网络设备的不同，可以达到5M~45M这样的大小。用户端在使用电力宽带上网时，往往需要用专业的PLC电力调制解调器，将计算机信号转换成电力信号，然后电力信号再通过电力线传送到ISP的局端设备中，利用该设备电力信号就能转换成数据信号，以后数据信号就能通过交换机、光收发器等设备直接进入Internet，从而实现电力上网的目的，上网示意图见下页画面。




上网步骤

　　首先需要到本地提供电力上网服务的管理部门申请电力宽带上网的业务，等到业务申请成功后，电力管理部门会派相关工作人员，登门来协助你布置好电力宽带上网的通信线路，例如在你所在的小区物业处安装PLC局端设备，布置好PLC局端设备到ISP处的通信线路等。接着你再通知ISP来安装调试线路，ISP接到你的通知后往往会派出专业技术人员到你所在的小区，在你家的电表与小区物业处的PLC局端设备直接架设一条通信信道，该信号就是用来传输数据信号的；而且，技术人员还会在你家的PLC Modem设备（该设备通常由ISP一并提供）与电表之间布置一根电线。完成布线工作后，请将与电表相连接的电线接头插入到PLC Modem设备的电力线接口；再准备一根两端都有RJ-45接口的普通网络线，利用这根网线连接好计算机与PLC Modem设备（该设备中也包含一个RJ-45端口）。完成物理连接后，技术人员还会根据ISP分配给你的上网参数，帮助你正确设置好相关网络设置；由于不同的PLC局端设备上网参数不一样，各家用户通过电力线上网的参数也会不一样。所有参数设置正确后，你就能按照正常浏览网页内容的方式，在Internet中尽情冲浪了。

电力线上网的基本特点

电力线上网（PLC）是指利用电力结传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术在不需要重新布线的基础上，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。要满足市场需求，利用普通电线传输信号，上网方便程度仅次于无线的PLC自然很受关注。当电力线空载时，点对点PLC信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输一二百米。目前来讲，PLC还不适合长距离的数据传输，但如果只在楼宇内应用，解决“最后一百米”的入户问题，还是完全可以胜任的。

原理上，用户通过电源插座即可实现宽带接入，无须综合布线。PLC技术分为低压PLC和中压PLC两种。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。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M~45M之间。
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。
例如要在一个小区宽带中实现电力线接入——当以电力线作为传输媒体接入互联网时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线电线中，实现信号加载和传输。
图2 电力线接入示意图
此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了。如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小于512K。
以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PLC局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。

电力线上网优点
目前电力线上网的主要运营商有中电飞华等，电信、网通等ISP亦在对这种技术进行试点。电力线上网优点如下：
1、实现成本低
由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，所以不用进行额外布线，从而大大减少了网络的投资，降低了成本。对于小区宽带接入或商用宽带接入来说，其楼房一般是先建好再设计宽带，改造时需要接入宽带网，如果破墙埋网线，既费时间，成本亦不会低。
虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避面信号盲区的存在。电力线接入只需先申请其它宽带专线接入，然后再将其接到配电间的电力线局端设备上。这样，每个房间的电源插座上，只要插上“电力猫”就可以上宽带网了。其虽然对单个用户并不具备成本上的优势，但对多个用户（小区用户）或商业用户群很具价格优势。
2、覆盖范围广，但并非最佳
电力线是覆盖范围最广的网络之一，这也使PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。但同依赖电话线上网的ADSL等宽带接入方式相比，其也并非占据完全优势。
3、高速率
PLC能够提供高速的传输，这点相比普通宽带优势明显。目前，其传输速率依设备厂家的不同而在4.5M-45Mbps之间（通过升级设备可达100Mbps或更高），国内PLC猫多采用14Mbps速度。足以支持现有网络上的大部分应用，而且更高速率的PLC产品正在研制之中，小日本在2005年已开始在住宅内进行最高速度为200Mbit/秒的电力线通信实验。
4、使用较便捷
PLC属于“即插即用”设备，不用烦琐的拨号过程，接入电源就等于接入网络。不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可立即拥有PLC带来的高速网络享受。
5、安装简单
对于家中已接入宽带网的个人用户来说，只要购置一或两只“电力猫”，一只接入室外进来的电信或网通的宽带接口，另一只就可以在室内任何一个电源插座上，然后再利用RJ45双绞线与计算机的网卡连接或USB连线与计算机的USB接口连接就可以了，在房间只要有电线插座的地方就能有线上网。
图3 电力路由器接入
而要在只有一个宽带入口的情况下要实现多台电脑同时上网。可由宽带路由器或带路由的ADSL猫实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），再在每个用户端配置一个电力猫，便能实现多台电脑共享一个宽带入口上网。当然，更多情况下，是ISP在进行电力布线时，已选用了“电力路由器（PLC Router）”，其亦能实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），让N个电力猫实现N台电脑同时上网。

电力线上网缺点

目前还没有一种十全十美的宽带接入方式，电力线上网亦是如此。
1、易受其它电器干扰
信号受电线信号的影响较大，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128KB，就如墙壁对无线信号的影响一样。
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，但目前看来效果都不大。
2、电表易成带宽瓶颈
PLC数据需要通过电表传输，带宽往往在这里产生非常大的衰减。不同电表设备提供商的电表设备是不同的，特别是对于电容器置前的电表产品，由于会使高频信号发生短路，通过该类电表上网所产生的衰减很大。由于电表是既有产品，不可能对其进行大规模换用，所以只能尽量通过PLC产品自身的技术改进来克服PLC衰减的问题。
3、泄漏和安全
用电力线作为网络基础设施相对于其它技术具有不需另外布线、可同时支持宽带接入和家庭联网及成本低的优点。但是，任何电力电缆都是为50Hz或60Hz低损耗输电而设计的。当把它们用于宽带传输时，意味着必须传送9kHz到30MHz频率之间的信号。在这些频率，电力电缆可能有泄漏，也就是说，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。
此外，小区网络间的局域网安全问题也值得关注，因为一个电力宽带网就等同于一个同用户组的LAN。目前一些厂家亦已开始研发“安装减少电磁波泄漏的技术，不对其他通信及周围设备造成负面影响”的技术。


认识误区
　　
　　由于电力宽带刚刚走入普通用户的“视野”，因此人们或多或少地会对这种上网方式产生一些认识上的错误；现在本文就对这些常见的错误进行一下解释，以便帮助各位更好地用好电力宽带：

　　误区1　电力宽带是最近才被发明的一种新型宽带接入方式。

　　考虑到电力宽带最近才被推向市场，因此不少人都会误认为电力宽带是一种新生事物。其实不然，早在十几年前外国就能通过电力线上网了，而且这种上网技术已经非常成熟；但是在中国，直到现在电力宽带还没有被全面推广。不过伴随着Internet的不断普及，我国现在有不少电力部门都已经加大资金投入，在本地乃至全国范围内开始架设电力通信网，相信在不久的将来，该通信网络的规模会逐步壮大的。到那时，电力宽带将会向其他上网方式发起强有力的挑战。


　　误区2　电力宽带在上网之前也必须进行拨号。

　　在不少家庭个人用户看来，无论是通过电话线还是ADSL上网，都需要先进行拨号，才能连接到Internet，因此他们往往会想当然地认为电力宽带，同样也必须进行拨号操作。事实上，电力宽带与电话线是没有任何联系的，用户终端只要通过PLC Modem就能直接与电力线连接，上网时根本用不着拨号，而且也不会造成电话占线现象。而且相对于普通电话拨号、ADSL拨号上网方式，电力宽带上网方式连接性能更稳定，传输速度也更快。

　　误区3　所有电力线都可以上网

　　是不是通过家中的任何一条电力线都可以上网呢？许多人在刚刚接触电力宽带上网时，往往都有这样的想法。其实不然，电力宽带上网也需要一根相对独立的电力线，来连接PLC调制解调器与PLC局端设备；而且计算机是不能直接与电力线相连接的，它是先通过PLC调制解调器将数据信号，转换成可以在电力线上传输的特殊电力信号，然后PLC调制解调器再通过独立的电力线连接到ISP提供的PLC局端设备，而PLC局端设备再通过一些连接交换设备，才能与Internet实现互联。

　　误区4　不关闭PLC调制解调器就会收费

　　大家知道，如果用普通的Modem或ADSL Modem上网时，只要Modem在接通状态下，ISP就会向你收取上网费用，那么PLC调制解调器在不关闭的情况下，是不是就意味着要一直付费呢？其实这种担心是多余的，因为PLC调制解调器是通过计算通信流量的大小来收取费用的，而只要你在PLC调制解调器一直接通的状态下，不在网上浏览或发送任何信息，就不会造成Modem流量的增加，那么你就不要一直付费。

　　误区5　上网和用电会造成冲突

　　许多人会简单地认为，在同一条电力线上，同时传输电力信号和计算机数据信号，会容易造成信号冲突。其实不是这样，因为计算机所使用的电力线与家用照明的电力线不是同一条线；从用户电表出来的家用照明线会连接到变压器中，而计算机所使用的电力线则会连接到ISP提供的PLC局端设备中。因此，它们相互之间是没有任何干扰的，所以在上网的同时，你仍然可以使用照明。

电力线上网前景

目前国内外都在对电力线上网进行研发，但迫于技术没有大的突破，普及性都不高，其大多还处在试推广阶段。
在国内，“电力猫”已在北京、上海、杭州、福州、重庆等地的个别居民小区和宾馆展开。“电力猫”的市场更多的是面向新装用户，而想让已装ADSL等宽带的用户换装“电力猫”，其还需在价格和服务支持上多下手才行。
在国外，2004年，美国IEEE/联邦通讯委员会投票修订其规则，将制定电力线接入标准，小日本一些公司已开始致力于对高速电力线通信进行研发。而欧盟执行委员会已经向成员国政府提出了一个指导意见，让各个成员国大力推广利用电力线提供低成本的高速互联网接入服务。
所以，着眼未来，随着电力线上网设备价格的不断降低、接入费用的不断下调，电力线上网成为目前流行的ADSL宽带接入的有力补充，成为“第三种宽带”走入更多的寻常百姓家还是指日可待的。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　剑于2007年4月16日收集整理