電力線局域網通信技術及其在弱電工程中的應用

徐文杰

摘 要：當前網絡技術發達，入戶網絡線纜也越來越多，利用電力線局域網技術可實現區域內網絡線纜敷設簡化，不但為用戶帶來福祉，也實現了電力企業技術優化，節約通信系統建設運營成本。本文以電力線局域網通信技術為例，主要介紹了它在弱電工程中的通信設備應用與技術應用。

關鍵詞：電力線局域網通信技術；弱電工程；局域網構架圖；安全性

中圖分類號：TN913.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0125-02

電力線局域網誕生于上世紀90年代，它是對電力線路通信理論的技術性詮釋，但是由于早年受到帶寬等技術限制，所以當時無法實現大流量數據傳輸，隨著通信及電力技術的全面進步與極大豐富，電力線局域網通信技術也擁有了大幅度進化的發展契機，像目前的“電力貓”就通過自身良好的通信調制解調功能為用戶提供了非常便捷的電力線路局域網服務。而在弱電工程領域也有它的用武之地。

1 電力線局域網通信技術的基本理論

1.1 基本概念

電力線局域網通信技術又被稱之為“電力網絡通信”，從技術范疇講它歸屬于電力載波通信領域（Power Line Communication，PLC）。目前的PLC技術主打50Hz/60Hz的低頻信號，通過電力線路專門傳送寬帶網絡信號，該技術在海外發達國家已經被研究數十年并擁有了研究成果突破。2010年，美國電氣和電子工程協會IEEE就正式發布了基于這一電力網絡通信概念的相關技術協議標準（IEEE1901）。從該標準的技術內涵來看，它主要面向電力線通信內容，旨在解決當前所存在的視頻音頻數據傳輸、多媒體家庭聯網、智能電網甚至是智能能源等等問題，作為電力網絡通信的全球位移標準存在。而且該電力線路網絡通信技術在技術標準上能滿足設備傳輸理論速率500Mbps的高速運轉要求，具有極為可觀的發展前景。當前，像日本的索尼、松下、美國的FCC聯邦通訊委員會都在大力研發和推廣電力網絡通信技術，他們對未來電力通信網絡取代傳統通信網絡很有信心。

1.2 基本原理

電力線局域網通信技術合理利用了電力網絡通信功能，主要利用到電線傳送高頻信號，同時它還配備了專門的“電力貓”，利用自身的高頻信號加載電流可完成電線傳輸，將高頻信號從電流中完全分解出來，最終傳送到計算機終端設備中，完成基礎布線。利用電力網絡通信功能就能實現諸如視頻監控、移動電話通信、網絡電視等等生活化功能內容，其功能應用具有一定的普適性。

另一方面，電力線路本身可連接網絡數據傳輸媒介，可以設備任意接入電網重新加載電力線路寬帶數據，如此操作可有效克服各種生活中設備干擾（如空調、電視、電冰箱干擾），實現更多的電力網絡通信技術優化，例如DMT多載波調制、OFDM正交頻分復用、FSK頻移鍵控等等，基于此做法滿足當前的電力網絡通信高速率數據傳輸要求。從技術角度講，電力線路的每一個獨立子信道都會承載一個子載波，配合電力貓進行有效調制，它的各個子載波都是具有并行傳輸能力的。由于信道本身是非平坦結構，但是沒個子信道都能完成窄帶傳輸過程，所以這就可有效消除信號波形間所產生的干擾問題[1]。

1.3 基本設備

結合上述電力線局域網通信技術的基本原理，其電力線局域網通信技術體系中就擁有以下幾大通信設備。首先是電力網橋設備，它就是參考了PLC局域網端的電力網絡通信設備，專門負責覆蓋電力線路網絡信號，可用于以太網設備以實現與電力網絡設備的有效協議轉換過程。網絡數據轉換過程中，電力網橋設備會運用到民用電力縣傳輸設備中的高頻信號內容，可配合耦合器將耦合信號傳輸到電力線路之中，滿足信號加載與傳輸基本要求。

另外還有上文所提到的“電力貓”，它就是網絡調制解調設備。電力貓本身能與PC終端相連接，它會為PC終端提供接口，例如USB接口，將電力網絡通信信號直接傳輸到電力貓總，保證電力網絡通信線路能夠與以太網順利連接。

上述技術完成銜接并穩定運行后，其受益方就是用戶，終端用戶采用電力線配合局域網通信終端展開通信，通信設備可以是路由器也可以是電視機頂盒，亦或是家中的智能家電通信設備，比如智能電視、電腦等等。目前許多家庭的網絡電源插座旁會配備網絡連接接口，如此設置就可不用再額外敷設網線，方便用戶應用[2]。

2 電力線局域網通信技術在弱電工程中的實踐應用

2.1 電力線局域網通信技術實踐應用的基本思路

在電力線局域網通信技術體系中，主要圍繞電力線路本身來實現通信數據傳輸，滿足小范圍用戶需求。為了擴大用戶輻射群，近年來電力上網技術在研發應用方面也得到技術改善優化，例如它就已經擁有了理論最大500Mbps帶寬，全面提升了網絡數據傳輸速度，與以太網相比毫不遜色，大大增加了自身在網絡市場中的競爭力。

2.2 電力線局域網通信技術的構基本構建流程

在電力線局域網夠安靜過程中，主要大量采用到了網絡交換設備，從技術本質上它與傳統以太網絡不盡相同，其網絡數據信號的傳輸載體主要為電力線路，因此在構建通信技術體系過程中需要增加電力網絡橋連接設備，并專門將網絡信號全部加載到電力線路上，增加電力線路的網絡信號傳輸距離（最大可增加到200）。實際上這種信號覆蓋率是遠遠無法與以太網相媲美的，但對于普通高層建筑中的普通用戶來說，可以基于這一技術實現電力網絡通信體系優化。即要在建筑底層設置一套專門的網絡交換設備，滿足整棟高層建筑的無線網絡通信要求，即采用電力線路局域網的網絡架構進行建筑內無線信號傳輸，如圖1。

如圖1，像高層住宅中搭建電力線路通信局域網絡還是比較常見的，該高層中的網絡交換設備組成相對復雜，但能覆蓋范圍非常廣泛，通過網絡交換設備就實現了高層中各個樓層房間的網絡干線優化，例如分支出多個普通電力線路，分別為不同用戶提供局域網絡服務。在設計過程中，可保證最大接入戶16戶的局域網絡連接設計。配合這種布線方式，就基本能夠實現每戶用戶室內電源網絡隨意接入網絡，完成整棟建筑內的弱電工程電力通信網絡連接。

2.3 電力線局域網通信技術的網絡安全性與電氣安全性問題

在弱電工程應用設計的網絡安全性與電氣安全性問題方面，電力線局域網通信技術也要做到注意某些技術優化。比如在網絡安全性維護方面，則主要通過電力線局域網設備設置至少56位的加密方式確保網絡信息絕對安全，并保證每一臺電力設備都擁有自己相對獨立的密保設施與密碼。也可采用驅動軟件設置來阻隔非法網絡用戶，保證弱電工程技術應用過程安全有效。

另外看電氣安全性方面，則主要基于電力線局域網通信技術體系設置寬頻電力線，并融入新載波技術，主要是運用到線圈耦合原理對高頻信號進行耦合處理，將高頻信號融入到電力線中，在此時數據信號傳輸線路與電力傳輸線路不能直接連接，這是為了避免觸電事故發生。在電力線局域網設備的電路設計方面，則主要要設置類似于計算機主板系統的強弱電路隔離設置，確保弱電線路中不會出現高于220V的電壓，保證電路過壓保護裝置安全，規避感應電路短路情況的發生。

結合上述電力線局域網通信技術在弱電工程中的諸多技術應用可以看出，新一代電力線局域網通信技術所倡導的電力網絡通信實際上借助了傳統以太網絡技術本質的，它對傳統以太網技術進行了大幅度改進，解決了傳統線路信號傳輸距離不足的缺陷問題，令網絡線路單獨敷設成為可能。這一技術的出現也是在鼓勵無線網絡能夠盡早代替有效網絡，從未來發展前景來看它是具有極大發展空間的。

在實際的弱電工程中，電力線局域網通信技術還會利用到已有的以太網設備及電力線路，并整合已有的各方信號內容，為光纖入戶設置創造條件，最終達成數據網絡、語音網絡和有線電視網絡三網合一技術要求。這種基于電力網絡通信技術的全新電力線局域網通信手段實際上是一種技術過渡，它為用戶房間入網實現智能化，滿足了網絡應用的人性化需求，值得被廣泛推廣應用[3]。

2.4 案例簡析

個人家庭中的電力線局域網通信技術體系，運用了電力網絡通信技術內容。在家庭的室外設置了數據網以及語音網，有線電視等等，即他們斗魚外部電力線路相連共同接線入戶。而房間中的網絡設置則不需要繁瑣，它通過家用電器設備可直接配置多個線路，由設備連接線銜接到其它普通家用電器中，實現電力線路聯網。只要擁有電力插座的位置就能實現網絡設備有效連接，滿足用戶在房間中各個角落對網絡設備的現實需求。當然，可為用戶設置電力局域網，滿足他們對全房間中電力設備的統一技術管理與動態信息數據傳輸監控過程，實現對房間內電力設備的智能化全程控制。在設計過程中可應用到線圈耦合基本原理，在電力線路上追加加載高頻信號的基本要求，保證數據傳輸線路的有效對接，杜絕觸電問題的發生[4]。

3 結語

綜上所述，電力線局域網通信技術可基于傳統以太網技術應用的基礎之上實現技術有效改造，結合電力局域網保證信號傳輸高質量，同時有效提升信號傳輸實際距離，滿足信號廣范圍傳輸的傳輸規模擴大現實需求。另外，它也能有效保護用戶信息，簡化電力通信網絡敷線設計，為無線網絡健康發育提供高質量技術環境。

參考文獻

[1]叢靜.淺析應用電力線通信技術構建局域網原理[J].通信世界，2015，（7）：107-107，108.

[2]孫國冉.利用高速電力線通信技術快速構建局域網[J].中國數據通信，2004，（10）：41-43.

[3]王曉虹.電力線局域網通信技術及其在弱電工程中的應用[J].大科技，2017，（26）：292-293.

[4]姚皓.電力線局域網數據技術在弱電工程中的實踐探析[J].智能建筑與智慧城市，2018，（1）：39-41.