PLC電力線通信技術優點及弊端

王顯亮

摘要：電力線通信技術（PowerLineCommunication，PLC）是近來被廣泛研究的一項技術，運用此技術我們可以將傳輸電流的電力線作為通信載體，把載有信息的高頻信號加載到電力線上，通過電線進行數據輸出，最后用專用解調器將信號分離并發送給終端設備，極大提高了信息傳輸的效率。事實上廣義電力線通信技術早在六十多年前就已經應用在了輸電線路上，用于發電廠及變電站的調度指揮通信。而現在所說的PLC通常是指利用低壓配電線路傳輸高速數據、語音、圖像等多媒體業務信號的一種通信方式，主要應用于家庭互聯網接入和家電智能化聯網控制。本文通過介紹PLC技術的發展，并對PLC技術的優缺點及未來的應用前景進行分析闡述。

關鍵詞：電力線通信；調制解調器；數字信號處理

一、電力線通信

電力線通信技術（Power Line Communication）簡稱PLC，是利用電力線傳輸數據和話音信號的一種通信方式。該技術是把載有信息的高頻信號加載于電流，然后用電線傳輸，接受信息的調制解調器再把高頻從電流中分離出來，并傳送到計算機或電話，以實現信息傳遞。目前在多種場合使用的低速（1200bps以下）電力載波已很普遍。利用輸電線路作為信號的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報、遠動、數據和遠方保護信號等。由于電力線機械強度高，可靠性好，不需要線路的基礎建設投資和日常的維護費用，因此PLC具有較高的經濟性和可靠性，在電力系統的調度通信、生產指揮、行政業務通信以及各種信息傳輸方面發揮了重要作用。

我們上網的方式一般有：利用電話線的撥號﹑XDSL方式；利用有線電視線路的CABLE MODEM方式，或利用雙絞線的以太網方式。現在，我們又多了一種更方便，更經濟的選擇：利用電線，這就是PLC！PLC的英文全稱是Power Line Communication，即電力線通信。通過利用傳輸電流的電力線作為通信載體，使得PLC具有極大的便捷性，只要在房間任何有電源插座的地方，不用撥號，就立即可享受4.5～45Mbps的高速網絡接入，來瀏覽網頁、撥打電話和觀看在線電影，從而實現集數據、語音、視頻，以及電力于一體的四網合一！另外，可將房屋內的電話、電視、音響、冰箱等家電利用PLC連接起來，進行集中控制，實現“智能家庭”的夢想。目前，PLC主要是作為一種接入技術，提供寬帶網絡“最后一公里”的解決方案，適用于居民小區，學校，酒店，寫字樓等領域。四網融合，就是電力線，網線，電話線，有線電視線路融合，用到的主要技術就是電力線通信。廣義電力線通信（Power Line Communication，簡稱PLC）技術早在六十多年前就應用在輸電線路上，用于發電廠及變電站的調度指揮通信。

二、PLC發展過程

PLC作為電力系統傳輸信息的一種基本手段，在電力系統通信和遠動控制中得到廣泛應用，經歷了從分立到集成，從功能單一到微機自動控制，從模擬到數字的發展歷程，PLC中的核心——電力線載波機歷經了模擬電力線載波機、準數字電力線載波機、全數字電力線載波機三個階段。傳統的PLC 主要利用高壓輸電線路作為高頻信號的傳輸通道，僅僅局限于傳輸話音、遠動控制信號等，應用范圍窄，傳輸速率較低，不能滿足寬帶化發展的要求。

目前PLC正在向大容量、高速率方向發展，同時轉向采用低壓配電網進行載波通信，實現家庭用戶利用電力線打電話、上網等多種業務。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）。我國也正在進行利用電力線上網的試驗研究。可以預見，在將來人們可以使用電力線實現計算機聯網及Internet接入、小區安全監控、智能自動抄表、家庭智能網絡管理等業務，以低壓電力線為傳輸媒介的載波通信技術必將得到更為廣泛的關注和研究。

三、PLC的技術原理

PLC利用1.6M到30M頻帶范圍傳輸信號。在發送時，利用GMSK或OFDM調制技術將用戶數據進行調制，把載有信息的高頻加載于電流，然后在電力線上進行傳輸；在接收端，先經過濾波器將調制信號取出，再經過解調，就可得到原通信信號并傳送到計算機或電話，以實現信息傳遞。目前可達到的通信速率依具體設備不同在4.5M～45M之間。PLC設備分局端和調制解調器，局端負責與內部PLC調制解調器的通信和與外部網絡的連接。

在通信時，來自用戶的數據進入調制解調器調制后，通過用戶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：由調制器、振蕩器、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，其中振蕩器是為調制器提供一個載波信號。在發射數據時，待發信號從TXD端發出后，經調制器進行調制，然后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，經解調器解調后提取原始信號，并將原始信號從RXD端送到下一級的數字設備中。

四、PLC技術的優點

電力線無論是在繁華的都市還是落后偏遠的鄉村都有它們的身影，不用鋪設特殊的通信線路就能夠進行通訊，大大減少了網絡的投資，降低了成本，這無疑讓PLC技術有了得天獨厚的優勢。另外相比較其他通信技術，PLC技術還擁有如下優點：

（1）PLC能夠提供高速的傳輸

利用現有的低壓配電網絡基礎設施，使任意一個正常工作的插座，都可以作為一個工作節點。

（2）范圍廣

電力線是覆蓋范圍最廣的網絡，它的規模是其他任何網絡無法比擬的。各大電信運營商可通過PLC輕松地滲透到每個家庭，為免費無線網絡普及帶來極大發展空間。

（3）節能安全

耗電量僅相當于5W燈泡，而且通過國家無線電監測中心檢測，輻射符合國家標準。這主要歸功于PLC上網方式只是通過電線為載體傳輸信號，信號在電線中傳輸是不耗電的，耗電的只是電力調制解調器設備。

五、PLC技術的弊端

正所謂“白璧微瑕”，PLC技術在擁有諸多優點的同時也不可避免地有些弊端。

（1）由于電力網使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數據必然會形成電磁輻射，從而會對其它無線通信造成干擾；除此之外，電力線上網存在不穩定的問題，家用電器產生的電磁波對通信產生干擾，時常會發生一些不可預知的錯誤。

（2）由于衰減因素仍然存在，不同接入點的帶寬是不一樣的，如果距離比較遠，那么在最遠處接入，帶寬衰減將非常明顯。這將要通過PLC自身產品技術才能解決。

六、總結

其一，電力線上網作為一個新生的事物，雖然面對的是激烈的市場競爭，最近國電科技推出的200Mb/sPLC接入解決方案不僅具有布線簡單、電磁輻射低、價格便宜等優點，更在接入帶寬和穩定性方面有了重大突破，具有強大的市場競爭力和廣泛的市場應用前景。200Mb/sPLC接入解決方案一旦進入商業化階段，將會促進電信市場的變革，并給互聯網普及帶來極大的發展空間。

其二，針對目前高速PLC通信系統中存在的問題，加以研究和克服，這是各國同行們所努力投入和關注的。例如，利用位于中壓變電站和低壓變電器之間的中壓配電網傳輸高于10Mb/s信號，越來越被人們所重視。

其三，無論速率提升受到何種程度限制，分布極廣。滲透到每個家庭、每座工廠、每幢大樓的電力線資源，充分地將通信潛力能發揚廣大，這是人類通信史上重大進步，其前景肯定是光明的。

參考文獻

[1]張妍.PLC通信技術[J].西部廣播技術，2015（14）.

[2]安麗娟，劉彩艷.關于電力工程PLC技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2015（08）. [3]楊剛.電力線通信技術.電子工業出版社，2011年1月1日.

（作者單位：煙臺東方威思頓電氣有限公司）