利用PLC技術(shù)構(gòu)建農(nóng)村小學(xué)校園網(wǎng)

摘 要：PLC（Power Line Communication電力線通信）是利用普通電力線作為載體，通過PLC Modem將網(wǎng)絡(luò)信號輸入電力線以及從電力線中提取網(wǎng)絡(luò)信號的一種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。該文以小規(guī)模農(nóng)村小學(xué)校園局域網(wǎng)為例，通過對傳統(tǒng)雙絞線布線、無線寬帶路由器組網(wǎng)、PLC電力線組網(wǎng)三種方式進(jìn)行對比分析，說明了在接入點(diǎn)稀疏分散、接入點(diǎn)之間有樓層及墻體等明顯隔離物的環(huán)境中，PLC比傳統(tǒng)雙絞線布線和無線寬帶路由器組網(wǎng)方式有著顯著的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù) 電力貓 農(nóng)村小學(xué) 校園網(wǎng)

中圖分類號：TN915.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0076-02

Abstract：PLC （Power Line Communication） is a kind of communication technology that transmits data through existing power cables system. A PLC modem， named sender， modulates the data to be sent and injects it into power cables， and another PLC modem， named receiver， de-modulates the data extracted from power cables to read it. In this paper traditional UTP cable， wireless router， PLC modem systems in small rural primary school network engineering environment are compared carefully. The result is PLC technology has distinct advantage when the access points are distributed sparsely and separated by walls and floors.

Key Word：PLC Technology； PLC MODEM； Rural Primary School； Campus Network

PLC（Power Line Communication電力線通信）是利用普通電力線作為載體，傳輸網(wǎng)絡(luò)信號的技術(shù)方式。它通過被稱為電力貓的設(shè)備將正常的網(wǎng)絡(luò)信號調(diào)制到電力線中，以及從電力線中解調(diào)出正常的網(wǎng)絡(luò)信號。由于PLC技術(shù)屬于有線傳輸（介質(zhì)是電力線），因此不存在輻射問題。經(jīng)過近幾年的發(fā)展PLC技術(shù)的傳輸距離已經(jīng)達(dá)到了300米完全滿足別墅性質(zhì)的建筑環(huán)境對傳輸長度的要求，傳輸速率達(dá)到了500Mbps不但不會(huì)造成上網(wǎng)沖浪的瓶頸而且還可以提供高速LAN環(huán)境，同時(shí)還支持128-bit AES加密保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｓ捎陔娏ω埣床寮从茫恍枰佋O(shè)額外的網(wǎng)絡(luò)通信線路，因此在沒有前期綜合布線設(shè)計(jì)的場所（例如古建筑）、別墅等無線信號存在死角的家庭環(huán)境、信息點(diǎn)非常分散的企業(yè)監(jiān)控場所中，PLC就成了優(yōu)勢明顯的組網(wǎng)方案。下面以一個(gè)網(wǎng)絡(luò)搭建的具體實(shí)例進(jìn)行說明。

2015年春節(jié)期間，任小學(xué)校長的啟蒙老師請我為母校的局域網(wǎng)設(shè)計(jì)提出規(guī)劃方案。我在實(shí)地考察和了解現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件和網(wǎng)絡(luò)需求后最終決定采用PLC技術(shù)，并在一天時(shí)間內(nèi)為母校搭建了造價(jià)低廉、穩(wěn)定可靠的校園局域網(wǎng)。

本小學(xué)為一棟二層樓，其中有4個(gè)辦公室（每層2個(gè)，每個(gè)辦公室設(shè)計(jì)容量為4位老師）、8個(gè)教室（目前2個(gè)空閑）、1個(gè)離教學(xué)樓50米遠(yuǎn)的大門值班室。現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件為只有一樓的校長辦公室有4Mbps的ADSL寬帶，其它房間都沒有網(wǎng)絡(luò)而且樓房設(shè)計(jì)時(shí)墻壁內(nèi)沒有為網(wǎng)線預(yù)留管線，每個(gè)教室內(nèi)有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，門衛(wèi)室有一臺(tái)安裝有1個(gè)監(jiān)控?cái)z像頭的計(jì)算機(jī)。

網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)目標(biāo)為將其他3個(gè)辦公室、8個(gè)教室、門衛(wèi)室內(nèi)的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；使所有計(jì)算機(jī)都可以訪問位于校長辦公室里的打印服務(wù)器同時(shí)提供Internet訪問功能。目前可以采取的技術(shù)方案大致有傳統(tǒng)的雙絞線布線、無線路由器組網(wǎng)、PLC電力線組網(wǎng)三種。

1 雙絞線布線

由于教學(xué)樓設(shè)計(jì)時(shí)沒有預(yù)留綜合布線的預(yù)埋管線，因此需要在墻壁和樓板上打孔，利用PVC走線槽以明線方式布線。由于大家共享同一個(gè)ADSL連接（設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)為24個(gè)，實(shí)際同時(shí)上網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)最多不超過10個(gè)），因此需要一臺(tái)性能穩(wěn)定的寬帶路由器。由于各結(jié)點(diǎn)相對分散，因此采用門衛(wèi)室和各教室的計(jì)算機(jī)直接連接到同一臺(tái)交換機(jī)的方案，這樣就需要一臺(tái)性能可靠的16口二層交換機(jī)。由于各辦公室內(nèi)的計(jì)算機(jī)相對集中，因此采取每個(gè)辦公室內(nèi)設(shè)置一個(gè)墻壁信息點(diǎn)附加一臺(tái)SOHO低端交換機(jī)的方式。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是信號穩(wěn)定，維護(hù)簡單。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜、工期長、造價(jià)高。成本預(yù)算如表1所示。

2 無線路由器組網(wǎng)

無線網(wǎng)絡(luò)雖然可以減少布線的工作量，提高終端移動(dòng)的靈活性。但是本例中結(jié)點(diǎn)分散于不同教室中，容易出現(xiàn)信號死角，因此考慮在每個(gè)樓層架設(shè)兩臺(tái)無線路由器，放置于走廊兩端各1/4位置處（每個(gè)辦公室門口走廊內(nèi)側(cè)）。無線路由器和校長辦公室內(nèi)中心交換機(jī)間采用有線連接，鋪設(shè)方法同上。由于本例中所有計(jì)算機(jī)均為無集成無線網(wǎng)卡的臺(tái)式機(jī)，因此需要為每臺(tái)計(jì)算機(jī)加配一塊無線網(wǎng)卡。由于門衛(wèi)室距離教學(xué)樓較遠(yuǎn)，無線信號太差，因此門衛(wèi)室仍采用正常的有線連接。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是布線工作量相對較少，施工速度較為迅速。缺點(diǎn)是易出現(xiàn)信號覆蓋死角，存在輻射，日后出現(xiàn)問題時(shí)維護(hù)困難，費(fèi)用高。成本預(yù)算如表2所示。

3 PLC電力線組網(wǎng)

由于PLC技術(shù)通過電力線傳輸網(wǎng)絡(luò)信號，因此不需要額外布線。只需要在校長辦公室內(nèi)的寬帶路由器后面通過電力貓將網(wǎng)絡(luò)信號調(diào)制到電力線中，為每臺(tái)計(jì)算機(jī)配備一個(gè)同樣的電力貓將電力網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)信號解調(diào)出來就可以了。局域網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)速為500Mbps，網(wǎng)絡(luò)直徑可達(dá)300m。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是無需布線，沒有輻射，配置簡單，維護(hù)簡單，施工速度快。缺點(diǎn)是對電力線的設(shè)計(jì)有要求，容易受到其他電器的干擾。成本預(yù)算如表3所示。

通過以上方案對比分析，PLC電力線組網(wǎng)方式在本小學(xué)的具體環(huán)境下是最佳方案，費(fèi)用最低、施工速度最快，易于后期增加終端。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。其實(shí)除了本例中的小學(xué)外，面積大于130平的住宅尤其是躍層住宅中，PLC也同樣是優(yōu)秀的組網(wǎng)選擇方案。

當(dāng)然PLC組網(wǎng)方案也不是萬能的，首先所有的計(jì)算機(jī)必須位于同一個(gè)兩相的電表之下，其次插入電力貓的插排既不能用質(zhì)量太次的產(chǎn)品也不能用帶有濾波功能的高端產(chǎn)品，另外家用電器（冰箱、電視等）的電源適配器對電力貓也會(huì)產(chǎn)生干擾，尤其是充電器（例如手機(jī)充電器）在工作時(shí)產(chǎn)生的電磁波對電力貓的性能影響非常大。建議電力貓插在獨(dú)立的插座（或插排）上。如果學(xué)校規(guī)模再大一些，電力供應(yīng)通常都是三相四線的，此時(shí)使用PLC技術(shù)就需要采用跨電表方案或者對這三相電力線按照功率進(jìn)行合理分配，例如將需要連網(wǎng)的電腦電路和照明等其他電路進(jìn)行分離處理。

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