《接入網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用》課件第7章

第7章電力線接入技術(shù)7.1概述

7.2

PLC的傳輸環(huán)境

7.3

PLC的傳輸技術(shù)

7.4

PLC的應(yīng)用方式

7.5

PLC的發(fā)展現(xiàn)狀、標(biāo)準(zhǔn)化與展望

7.6小結(jié)思考題與習(xí)題

7.1概述

由于接入網(wǎng)固有的特點(diǎn)，使得人們?cè)谘邪l(fā)寬帶接入網(wǎng)的技術(shù)和設(shè)備時(shí)，對(duì)于現(xiàn)有的、不需要重新建設(shè)的各種寬帶信號(hào)入戶技術(shù)都給予了極大的關(guān)注。繼DSL、HFC之后，國內(nèi)外對(duì)運(yùn)用電力線通信(PowerLineCommunication，PLC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶接入投入了極大的熱情，也取得了很好的成果。本章用PLC泛指利用電力線實(shí)現(xiàn)信息傳遞的各種通信方式。事實(shí)上，過去PLC主要是指輸電網(wǎng)中的電力線載波通信(PowerLineCarrier)，多數(shù)為窄帶模擬載波，單路或幾路SSB或DSBAM制式，主要用于語音通信，輔以話帶MODEM，也可實(shí)現(xiàn)低速數(shù)據(jù)通信。近年也有少量數(shù)字式電力線載波機(jī)(DPLC)在國內(nèi)應(yīng)用，速率一般不超過2B+D)/2，

即72kb/s。電力線載波技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有70多年的應(yīng)用和發(fā)展歷史，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)程相當(dāng)完備和成熟，目前盡管在線運(yùn)行的載波設(shè)備總數(shù)呈下降趨勢(shì)，但在電力系統(tǒng)仍然還有相當(dāng)大的數(shù)量，承載著電網(wǎng)通信的某些核心業(yè)務(wù)。本章所稱PLC是一個(gè)廣義的專業(yè)術(shù)語，既包括輸電網(wǎng)中的電力線載波，也包括配電網(wǎng)中利用配電線路實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)通信。但是，從談?wù)搶拵Ы尤胄录夹g(shù)的角度來說，主要是指后者，尤其是指中壓和低壓配電線及室內(nèi)用戶線上的2Mb/s以上的高速數(shù)據(jù)通信。

PLC是一種利用中、低壓配電網(wǎng)作為通信介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、圖像等綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)，不僅可以作為解決寬帶末端接入瓶頸的有效手段，而且可以為電力負(fù)荷監(jiān)控、遠(yuǎn)程抄表、配用電自動(dòng)化、需求側(cè)管理、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、智能家庭以及數(shù)字化社區(qū)提供高速數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)。與其它接入技術(shù)相比，PLC寬帶接入網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)經(jīng)濟(jì)性好。電力線是現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施，是世界上覆蓋面最大的網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上建設(shè)寬帶接入網(wǎng)和寬帶用戶住地網(wǎng)，充分利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無需新建線

纜，無需改造室內(nèi)布線，無需穿墻打洞，是一種“NoNewWires”技術(shù)，避免了對(duì)建筑物和公共設(shè)施的破壞，節(jié)約了資源，同時(shí)也節(jié)省了人力。

(2)接入網(wǎng)和住地網(wǎng)一氣呵成。PLC利用室內(nèi)電源插座安裝簡單、接入點(diǎn)多、設(shè)置靈活、使用方便的特點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)寬帶住地網(wǎng)。通過與控制技術(shù)的結(jié)合，為在現(xiàn)有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)“智能家庭”提供了有力的支持。利用電力線路為物理媒介，可將遍布住宅各角落的信息家電﹑PC等連為一體，接入Internet，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程﹑集中的管理控制。

(3)電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)合二為一、永久在線的特性，易于構(gòu)建安保、急救系統(tǒng)。利用PLC的永久在線連接，易于構(gòu)建防火、防盜、防有毒氣體泄漏等的保安監(jiān)控系統(tǒng)，讓上班族高枕無憂；構(gòu)建的醫(yī)療急救系統(tǒng)，讓有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。

(4)建設(shè)和投資靈活。PLC的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)靈活，可根據(jù)用戶需要按小區(qū)、甚至可以按照若干用戶進(jìn)行組網(wǎng)安裝，可實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)式投資，收回投資時(shí)間短。

(5)費(fèi)用低。由于建設(shè)規(guī)模和投資規(guī)模小而靈活，運(yùn)行費(fèi)用低，因此用戶的上網(wǎng)費(fèi)用也較低。

(6)能夠?yàn)殡娏镜淖詣?dòng)抄表、配用電自動(dòng)化、負(fù)荷控制、需求側(cè)管理等提供傳輸通道，實(shí)現(xiàn)電力線的增值服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音、視頻、電力的“四線合一”。

(7)適合于中國城市多數(shù)居民的居住方式。中國高密度的公寓式居住現(xiàn)狀與PLC接入特點(diǎn)相適應(yīng)，這就使得PLC接入在中國的投入成本相對(duì)西方發(fā)達(dá)國家別墅型居住環(huán)境要低很多。

PLC技術(shù)也面臨著其特有的技術(shù)難點(diǎn)，具體如下：

(1)數(shù)據(jù)安全性差。由于使用同一低壓變壓器為一組用戶提供寬帶接入通信，因此難以阻止傳送至某一用戶的信號(hào)不被傳送到其他接入用戶?？刹扇∧撤N物理隔離的技術(shù)手段，或VPN、SSL來保證PLC傳輸安全。PLC設(shè)備本身也可采用加密算法，如果采用增強(qiáng)加密機(jī)制，有效保護(hù)數(shù)據(jù)是可能的。電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線，用它來傳輸數(shù)據(jù)不可避免地會(huì)形成電磁輻射，也會(huì)影響數(shù)據(jù)的保密性。

(2)信號(hào)干擾大(包括侵入和逸出干擾)。電源線沒有屏蔽，PLC的工作頻率范圍2～80MHz與短波無線通信的2～30MHz頻率交疊。因此，在“電力貓”工作時(shí)，電力線產(chǎn)生的泄漏電波會(huì)變成無線通信中的噪音，對(duì)附近其它無線電設(shè)施造成干擾，會(huì)影響到短波收音機(jī)、短波通信、有線電視的回傳通道等。同時(shí)，附近的無線通信設(shè)施和其它無線電輻射

也會(huì)對(duì)PLC造成干擾。還有，同一建筑物內(nèi)電源線本地通信信號(hào)也存在相互干擾的可能性，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷。這一問題已引起HomePlug電源線聯(lián)盟的重視，該聯(lián)盟目前正與聯(lián)合電源線理事會(huì)(UPLC)一道尋求解決方案。聯(lián)盟制定的最新標(biāo)準(zhǔn)HomePlugAV初步實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部設(shè)備間通信不致產(chǎn)生沖突，包括室內(nèi)或小型辦公室甚至是大型建筑物(如學(xué)校和旅館)內(nèi)，而且還能實(shí)現(xiàn)與下一代PLC設(shè)備間的互操作。

(3)電力負(fù)荷的變化對(duì)通信質(zhì)量的影響大。當(dāng)電力線空載時(shí)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PLC信號(hào)可傳輸?shù)綆浊祝?dāng)電力線上負(fù)荷很重時(shí)，只能傳輸一二百米，因此目前PLC還不適合長距離的高速數(shù)據(jù)傳輸。

(4)“帶寬共享”(SharedBandwidth)也是PLC的另一弊端，用戶上網(wǎng)時(shí)的速度取決于當(dāng)時(shí)有多少用戶上網(wǎng)。用電高峰時(shí)往往也是上網(wǎng)高峰時(shí)，這將雪上加霜，使PLC的速率明顯降低。從運(yùn)營的角度看，目前電力部門沒有自己的、可以廣泛開展電信業(yè)務(wù)的骨干網(wǎng)，只能租用其它運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)，互連互通的問題需要很好地解決。要使所有電力網(wǎng)具備提供寬帶語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力并投入商業(yè)運(yùn)營，需要對(duì)電力線進(jìn)行部分改造，這就需要投入大量資金。例如，為將數(shù)據(jù)直接傳送至電源插座，需要在中壓線末端安裝耦合器，以使信號(hào)繞過變壓器，這會(huì)增加設(shè)備安裝和維護(hù)的成本。電力系統(tǒng)目前并不擁有提供專業(yè)的電信服務(wù)的服務(wù)體系和服務(wù)經(jīng)驗(yàn)。這些也是將PLC用于寬帶接入所必需克服的困難。

作為寬帶接入技術(shù)的后起之秀，PLC為用戶提供了新的選擇，有利于寬帶接入技術(shù)和業(yè)務(wù)的相互促進(jìn)，共同發(fā)展。

7.2

PLC的傳輸環(huán)境

電力線是為傳輸50Hz的交流電而設(shè)計(jì)的，按在電網(wǎng)中的功能劃分，大致可分為5類：

(1)各種高壓輸電線：包括特高壓輸電線(UHV，1000kV及以上)、超高壓輸電線(EHV，750、500或330kV)，高壓輸電線(HV，220kV)；

(2)高壓配電線：110，66，35kV；

(3)中壓配電線：10/20kV；

(4)低壓配電線：380/220V；

(5)室內(nèi)用戶線：我國一般為單相220V。中國大多數(shù)地區(qū)電網(wǎng)的電壓序列為500/220/110/35/10/0.38kV，其它電壓等級(jí)僅在局部地區(qū)使用。

PLC按應(yīng)用的配電網(wǎng)電壓等級(jí)劃分為低壓PLC(LV-PLC)和中壓PLC(MV-PLC)。LV-PLC利用低壓(220V/380V)配電線作為傳輸媒介，為用戶提供Internet接入、家庭局域網(wǎng)、遠(yuǎn)程抄表、智能家居等應(yīng)用。MV-PLC利用中壓(10kV)配電線作為通信鏈路，為接入骨干網(wǎng)、配電網(wǎng)自動(dòng)化、用戶需求側(cè)管理及農(nóng)村電話等應(yīng)用提供傳輸通道。

電力線用于數(shù)據(jù)通信，其工作環(huán)境是非常惡劣的。PLC信道中存在大幅度的信號(hào)衰耗、強(qiáng)烈的干擾、各種隨機(jī)噪聲以及變化的阻抗，這些都會(huì)對(duì)PLC的傳輸性能造成損傷。下面對(duì)這些損傷分別論述。7.2.1信號(hào)衰減特性

PLC信道對(duì)各種頻率信號(hào)衰耗的程度是PLC選擇載波頻率的主要依據(jù)。PLC信號(hào)的衰耗主要取決于經(jīng)由的路徑和網(wǎng)絡(luò)上所連接的負(fù)載。用于調(diào)整功率因數(shù)的電容以及各種具有電容特性的電器，對(duì)高頻載波信號(hào)來說相當(dāng)于短路，造成極大的衰耗。網(wǎng)絡(luò)中的一些負(fù)載對(duì)某些頻率構(gòu)成了諧振電路，產(chǎn)生諧振。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上負(fù)荷很重時(shí)，線路阻抗可達(dá)到1Ω以下，造成載波信號(hào)的高衰耗?？偟恼f來，信號(hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，衰耗越嚴(yán)重。據(jù)報(bào)道，通信頻率大于100kHz時(shí)，頻率每增加1kHz，衰減增加0.25dB。而在某些特殊的頻段，由于反射、諧振及傳輸線效應(yīng)等的影響，衰減會(huì)突然劇增。對(duì)于低壓配電網(wǎng)，由于直接面向用戶，負(fù)荷情況復(fù)雜，各節(jié)點(diǎn)阻抗不匹配，因此信號(hào)會(huì)產(chǎn)生反射、諧振等現(xiàn)象，使得信號(hào)的衰減變得極其復(fù)雜。對(duì)高頻信號(hào)而言，低壓電力線是一根非均勻分布的傳輸線，各種不同性質(zhì)的負(fù)載在這根線的任意位置隨機(jī)地連接或斷開。由于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載頻繁地接入、切出等各種隨機(jī)事件，PLC信道表現(xiàn)出很強(qiáng)的時(shí)變性。信道在1s內(nèi)對(duì)某一頻率信號(hào)的衰耗變化可達(dá)到20dB，在1s內(nèi)信噪比的變化也可達(dá)到10dB左右。而且，三相電力信道間有很大的信號(hào)損失(10～30dB)。載波信號(hào)一般只能在單相電力線上傳輸，不同耦合方式導(dǎo)致PLC信號(hào)的損失也不同。線-地耦合比線-中線耦合少損失10dB左右。同時(shí)，不同相位的耦合也會(huì)引起衰耗?？缦鄠鬏敱韧鄠鬏斔ズ拇?0dB左右。此外，配電變壓器阻礙信號(hào)的通過，在配電變壓器原-副兩邊的信號(hào)衰耗可達(dá)到60～100dB，次級(jí)間也會(huì)有20～40dB的衰耗。

總體上說，PLC信號(hào)衰耗隨頻率的上升和距離的增大而增加，但并不是單調(diào)的。通常情況下，信號(hào)衰耗在20dB以上，但一般不會(huì)超過55dB。從衰耗角度來看，歐洲標(biāo)準(zhǔn)CENELEC(歐洲電氣技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì))EN50065-1所使用的A頻段3.0～148.5kHz頻段比美國FCC標(biāo)準(zhǔn)使用的100～450kHz頻段的衰耗要低。7.2.2阻抗特性

研究表明，電力線上的輸入阻抗與所傳輸?shù)男盘?hào)頻率密切相關(guān)。輸入阻抗的變化并不一定符合隨頻率增大而減小的單調(diào)變化規(guī)律，甚至與之相反。為了解釋這一問題，可以將電力線看成是一根連接有各種復(fù)雜負(fù)載的傳輸線，這些負(fù)載以及電力線本身組合成許多共振電路，在共振頻率及其附近頻率上形成低阻抗區(qū)。此外，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載隨機(jī)地連接或斷開，導(dǎo)致電力線的輸入阻抗發(fā)生較大幅度的改變，還會(huì)造成電力線上不同位置的輸入阻抗不同。PLC網(wǎng)絡(luò)可看成是由許多電阻、電容和電感組成的網(wǎng)絡(luò)，信道的電參數(shù)隨時(shí)間、地點(diǎn)變化，相應(yīng)的輸入阻抗也往往急劇變化。因此，發(fā)送設(shè)備的輸出阻抗和接收設(shè)備的輸入阻抗均難以匹配，從而給通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來很大的困難。7.2.3噪聲特性

低壓電力線上大量存在的強(qiáng)噪聲是限制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)優(yōu)質(zhì)傳輸?shù)闹饕系K之一。PLC的干擾噪聲主要來源于電力網(wǎng)上的所有負(fù)載，以及無線電廣播、天電等。就噪聲特性而言，同一配電變壓器下的所有用戶負(fù)荷噪聲以及變壓器原邊噪聲都會(huì)對(duì)信道產(chǎn)生噪聲干擾。噪聲很大時(shí)，必然要求提高信號(hào)功率來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，這樣除了導(dǎo)致產(chǎn)品成本和體積增

加外，對(duì)其它用戶也是一種交叉干擾。

PLC信道噪聲從不同角度大致可劃分為以下5類：

(1)有色背景噪聲：主要來源于網(wǎng)絡(luò)上眾多的功率較低的噪聲源，例如大量的家用設(shè)備，其功率譜密度隨著頻率的增加而減小，變化緩慢。

(2)窄帶噪聲：主要由中短波廣播所致，其功率譜密度在該頻段內(nèi)幾乎保持不變。

(3)與工頻異步的周期性噪聲：來源于電力線上的一些電子設(shè)備，例如電視機(jī)行頻等，在頻率空間上是離散的。

(4)與工頻同步的周期性噪聲：一般由工作在電網(wǎng)頻率的開關(guān)器件造成，例如可控硅開關(guān)。其噪聲頻率為工頻或其整數(shù)倍，持續(xù)時(shí)間長，頻域覆蓋范圍廣，功率大，功率譜密度隨頻率的上升而減小。

(5)突發(fā)性噪聲：主要由電器突然開關(guān)造成，出現(xiàn)的時(shí)間是任意的，其噪聲功率譜密度高，持續(xù)時(shí)間短，頻譜寬。前3類噪聲在較長時(shí)間內(nèi)相對(duì)保持不變，不妨將它們歸為背景噪聲。背景噪聲的平均功率較小，頻譜寬，持續(xù)存在，有可能部分或完全覆蓋信號(hào)頻譜。因此，通信過程中的信噪比可能會(huì)變得較差，而導(dǎo)致通信誤碼率增加。背景噪聲分布在整個(gè)通信頻帶，低壓電網(wǎng)上高斯白噪聲可達(dá)22dB以上。電力線上噪聲的短期變化主要由與工頻同步的周期性噪聲和突發(fā)性噪聲引起。與和工頻同步的周期性噪聲及突發(fā)性噪聲相比，電力線上的噪聲具有以下特點(diǎn)：本來就很低的功率譜密度隨頻率的提高進(jìn)一步降低，出現(xiàn)頻率低，持續(xù)時(shí)間短，為微秒量級(jí)。但是，突發(fā)性噪聲的持續(xù)時(shí)間卻達(dá)到毫秒量級(jí)，而且功率譜密度能高出背景噪聲達(dá)50dB之多，通常會(huì)使得所傳送數(shù)據(jù)的若干位甚至整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程發(fā)生錯(cuò)誤。研究表明，脈沖干擾對(duì)低壓電力線載波通信的質(zhì)量影響最大。有文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)出，脈沖干擾的強(qiáng)度最大可達(dá)40dBm。鑒于PLC復(fù)雜的傳輸環(huán)境，高壓線在2～80MHz頻率范圍內(nèi)噪聲較大，不利于傳遞寬帶數(shù)據(jù)信號(hào)。中壓電力線通信(MV-PLC)技術(shù)首先被應(yīng)用于中壓配電網(wǎng)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)中，近年來，中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)接入以其基礎(chǔ)設(shè)施完備、分布廣泛、成本低廉的特點(diǎn)越來越受到關(guān)注，尤其是在偏遠(yuǎn)農(nóng)村或者人口稀少的地區(qū)具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。據(jù)報(bào)道，在北美農(nóng)村13.8kV電網(wǎng)上采用基于QPSK調(diào)制的全雙工數(shù)字寬帶通信方案，在17MHz和83MHz頻段上在實(shí)現(xiàn)了2Mb/s的TCP/IP連接。目前低壓電力線通信(LV-PLC)技術(shù)最為成熟，能獲得10Mb/s以上的接入速率。

7.3

PLC的傳輸技術(shù)

7.3.1傳統(tǒng)電力線載波傳輸技術(shù)

傳統(tǒng)的電力線載波通信一般采用頻帶傳輸，利用載波調(diào)制將攜帶信息的數(shù)字信號(hào)的頻譜搬移到較高的載波頻率上?；镜恼{(diào)制方式分為幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。對(duì)于低壓電力線載波通信而言，F(xiàn)SK系統(tǒng)要求傳輸帶寬比較大，一般用于低速數(shù)據(jù)傳輸，PSK系統(tǒng)的綜合性能最好，因此在載波通信技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用。ASK系統(tǒng)由于誤碼率指標(biāo)很差，在實(shí)際中應(yīng)用較少。

FSK系統(tǒng)使用兩個(gè)不同頻率的高頻載波傳送“0”、“1”信號(hào)，這樣通信不必過分依賴于電力線路的質(zhì)量，能較好地適應(yīng)頻繁變化的線路阻抗和噪聲干擾，同時(shí)其所需的頻帶較窄，可以通過劃分頻帶的辦法實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，以提高信道的利用效率，既兼顧了設(shè)備的抗干擾性能，又不致使系統(tǒng)復(fù)雜、昂貴。另外，由于頻率調(diào)制技術(shù)相對(duì)成熟而可靠，又有著成本低廉的優(yōu)勢(shì)，因此得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)載波通信的弱點(diǎn)是去噪聲能力差，隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜化，以及人們對(duì)通信質(zhì)量要求的不斷增加，傳統(tǒng)電力線載波通信的調(diào)制方案越來越難以滿足寬帶通信的需要。7.3.2擴(kuò)頻通信(SSC)技術(shù)

擴(kuò)展頻譜技術(shù)是近年來發(fā)展迅猛的一門學(xué)科，不僅在軍事通信中有著不可取代的優(yōu)勢(shì)，而且廣泛地滲透到了民用通信的各個(gè)領(lǐng)域。所謂擴(kuò)頻技術(shù)，是指將發(fā)送的信息展寬到一個(gè)比信息帶寬寬得多的頻帶上去，接收端通過相關(guān)接收，將其恢復(fù)到信息帶寬的一種技術(shù)。擴(kuò)頻通信利用偽隨機(jī)編碼對(duì)待傳送的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后傳輸，在接收端采用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理。擴(kuò)頻技術(shù)的基本原理見4.2.5節(jié)，使用擴(kuò)頻技術(shù)，通過增加信道頻帶的寬度，就可以在較低的信噪比下用相同的信息率以任意小的差錯(cuò)概率來傳輸信息。這一性質(zhì)表明，頻譜擴(kuò)展技術(shù)具有極高的抗干擾性能和極好的信號(hào)隱蔽性能，能適應(yīng)電力網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜多變的各種干擾和噪聲。擴(kuò)頻通信相對(duì)于窄帶通信而言在技術(shù)上具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在抗干擾方面。因?yàn)閿U(kuò)頻載波信號(hào)的帶寬通常較大(幾十至幾百千赫茲)，所以其受干擾的頻率范圍所占比例相對(duì)減小，換句話講，就是各種噪聲僅能影響到一小部分所要傳輸?shù)男盘?hào)，而大多數(shù)的信號(hào)都能夠完整、正確地到達(dá)目的地，所以對(duì)于各種類型的干擾都具有較強(qiáng)的抵抗性。對(duì)于最常見的脈沖噪聲而言，盡管窄帶通信中的接收器具有較窄的通帶，使得僅有一小部分噪聲能進(jìn)入接收器，但由于此類接收裝置中的濾波器具有高品質(zhì)因數(shù)，瞬間的脈沖噪聲會(huì)使其發(fā)生自干擾，使它對(duì)傳輸來的信號(hào)產(chǎn)生誤操作，而使用低品質(zhì)因數(shù)的濾波器又會(huì)使通帶帶寬加大，令更多的噪聲進(jìn)入接收器，因此窄帶通信對(duì)脈沖噪聲的抵抗性較差。然而利用擴(kuò)頻技術(shù)，當(dāng)接收到具有較大能量的噪聲信號(hào)時(shí)，接收器會(huì)在噪聲的高能部分到達(dá)時(shí)自動(dòng)停止工作，所以接收方僅對(duì)一小部分受影響的信號(hào)進(jìn)行糾錯(cuò)解碼即可；另外，擴(kuò)頻接收設(shè)備使用的濾波器具有較低的品質(zhì)因數(shù)，因而不會(huì)造成系統(tǒng)自干擾，所以擴(kuò)頻技術(shù)具有較強(qiáng)的抗噪能力。

電力線數(shù)字?jǐn)U頻技術(shù)可以充分利用傳輸頻帶，實(shí)現(xiàn)寬帶高速數(shù)據(jù)傳輸。擴(kuò)頻通信可以克服窄帶噪聲影響和多徑影響，因此非常適合電力線通信環(huán)境。7.3.3正交頻分復(fù)用(OFDM)

正交頻分多路復(fù)用技術(shù)采用多路窄帶正交子載波，同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù)，每路信號(hào)的碼元時(shí)間較長，可以避免碼元間干擾。通過動(dòng)態(tài)選擇可用的子載波，該技術(shù)可以減少窄帶干擾和頻率谷點(diǎn)的影響。

OFDM技術(shù)的應(yīng)用可以追溯到20世紀(jì)60年代，主要用于軍用高頻通信系統(tǒng)。但是，一個(gè)OFDM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，從而限制了其進(jìn)一步推廣。直到70年代，人們提出了采用離散傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)多個(gè)載波的調(diào)制，以軟件方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的OFDM處理，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得OFDM技術(shù)更趨于實(shí)用化。近年來，由于數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM作為一種可以有效對(duì)抗信號(hào)波形間干擾的高速傳輸技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于民用通信系統(tǒng)中。OFDM技術(shù)已應(yīng)用于高速M(fèi)ODEM和無線調(diào)頻信道上的寬帶數(shù)據(jù)傳輸。

ADSL中使用的DMT調(diào)制技術(shù)也屬于OFDM。

OFDM技術(shù)具有較強(qiáng)的抗干擾能力以及較高的帶寬利用率，由于它能夠把信息靈活地分配到不同的載波頻帶上，因而在克服窄帶干擾和頻率選擇性衰落方面具有很強(qiáng)的魯棒性，并且它與前向糾錯(cuò)碼的結(jié)合也可很好地克服脈沖噪聲干擾。因此，OFDM技術(shù)是PLC實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字傳輸?shù)睦硐脒x擇，它與信道編碼和交織技術(shù)的結(jié)合能夠達(dá)到可靠和有效的通信。

OFDM技術(shù)可以提高電力線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量，即便是在配電網(wǎng)受到嚴(yán)重干擾的情況下，OFDM也可提供高帶寬，并且保證帶寬傳輸效率，而且適當(dāng)?shù)募m錯(cuò)技術(shù)可以確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸。在OFDM系統(tǒng)中各個(gè)子信道的載波相互正交，這樣不但減小了子載波間的相互干擾，而且提高了頻譜利用率，另外還可以抵制等幅波干擾。

7.4

PLC的應(yīng)用方式

由于受電網(wǎng)的影響，PLC的傳播距離有限，在低壓配電網(wǎng)上無中繼的傳輸距離一般在250m以下，要實(shí)現(xiàn)自配電變壓器至用戶插座的全電力接入需要借助中繼技術(shù)，這勢(shì)必要增加系統(tǒng)的造價(jià)。電力負(fù)荷的波動(dòng)對(duì)PLC接入網(wǎng)絡(luò)的吞吐量也有一定的影響，由于多個(gè)用戶共享信道帶寬，當(dāng)用戶增加到一定程度時(shí)，網(wǎng)絡(luò)性能和用戶可用帶寬有所下降，但通過合理的組網(wǎng)可加以解決。目前在保證用戶接入帶寬和接入穩(wěn)定性的前提下，最經(jīng)濟(jì)的PLC接入系統(tǒng)采用光纖+五類線+電力線的方式。其中光纜作為骨干網(wǎng)接到小區(qū)，在小區(qū)內(nèi)通過五類線布線到各個(gè)居民樓的單元。在單元里安裝一臺(tái)PLC局端設(shè)備供該單元的用戶共享使用，局端設(shè)備的高頻信號(hào)線通過串接的方式耦合到各個(gè)用戶的電表處，并將信號(hào)傳送到用戶的家庭電力網(wǎng)絡(luò)中，這樣單元樓內(nèi)的各個(gè)用戶就可以通過家庭電力線以及位于家庭外部的配套網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)寬帶接入和其它數(shù)據(jù)通信。這是目前普遍采用的PLC接入方式，它不僅可以實(shí)現(xiàn)用戶的電力線接入，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和傳輸帶寬，大大降低負(fù)荷波動(dòng)對(duì)吞吐量的影響，同時(shí)也可大大降低系統(tǒng)造價(jià)。此舉的應(yīng)用特點(diǎn)可概括為“樓宇共享”?！皹怯罟蚕怼笔絇LC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖7-1所示，當(dāng)以電力線作為傳輸媒體接入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，只需在樓里配備一臺(tái)PLC局端設(shè)備(電力路由器)進(jìn)行信號(hào)覆蓋，通過將傳統(tǒng)的以太網(wǎng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成在220V的民用電力線上傳輸?shù)母哳l信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的加載和傳輸。此時(shí)傳統(tǒng)意義上的電力線就成了用戶上網(wǎng)的傳輸媒體了，而需要上網(wǎng)的用戶只需要有一臺(tái)PLC用戶端設(shè)備(即“電力貓”)就可以了。圖7-1“樓宇共享”式網(wǎng)絡(luò)原理圖如果家庭已經(jīng)接入了寬帶網(wǎng)絡(luò)，需要通過室內(nèi)電源線構(gòu)成用戶網(wǎng)，那么只需要選購兩個(gè)“電力貓”(PLC調(diào)制解調(diào)器)即可，一個(gè)用來與外部接入的寬帶網(wǎng)絡(luò)相連，另一個(gè)插入室內(nèi)任意一個(gè)電源插座中，再用雙絞線與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡連接(如果“電力貓”是USB接口，利用USB連接線與計(jì)算機(jī)的USB接口連接即可)，然后在房間里只要有電線插座的地方即可實(shí)現(xiàn)有線上網(wǎng)。此種方式的實(shí)質(zhì)是利用兩個(gè)“電力貓”及家庭里的電源線代替網(wǎng)線(五類線)，故可稱為“電源線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”式運(yùn)用PLC。如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)家庭多臺(tái)電腦同時(shí)上網(wǎng)，則應(yīng)購置一臺(tái)“電力路由器”，不過此設(shè)備一般在ISP布置電力上網(wǎng)線路時(shí)，可以要求配置。將電力路由器的WAN口與外部寬帶接入相連，然后插入室內(nèi)電源插座中；接著再為每一臺(tái)需要共享上網(wǎng)的電腦配置一個(gè)“電力貓”，用雙絞線分別連接到各臺(tái)電腦的網(wǎng)卡接口，即可實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦共享寬帶接入。此種共享方式跟一般有線網(wǎng)絡(luò)的共享原理類似，只是電力線共享少了一臺(tái)中間設(shè)備(交換機(jī))，而轉(zhuǎn)由屋內(nèi)電力線路來實(shí)現(xiàn)，其連接拓?fù)淙鐖D7-2所示。此種方式可稱為“電源線一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”式運(yùn)用PLC。圖7-2“電源線一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)”式網(wǎng)絡(luò)原理圖軟件設(shè)置跟普通有線網(wǎng)絡(luò)類似，首先進(jìn)入電力線路由器，輸入寬帶接入賬號(hào)，并配置DHCP及NAT，然后各臺(tái)計(jì)算機(jī)都采用“自動(dòng)獲取IP地址”的設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)開機(jī)及接入互聯(lián)網(wǎng)。

7.5

PLC的發(fā)展現(xiàn)狀、標(biāo)準(zhǔn)化與展望

7.5.1國外發(fā)展現(xiàn)狀

目前國際上“電力貓”的專用PLC調(diào)制解調(diào)芯片已經(jīng)批量生產(chǎn)，主要供應(yīng)商有以色列Yitran公司傳輸速率為2.5Mb/s的芯片、美國Intellon公司14Mb/s芯片、西班牙DS2公司45Mb/s和200Mb/s芯片。其中，美國Intellon公司的14Mb/s芯片應(yīng)用最為普遍，大部分PLC系統(tǒng)都是基于該芯片開發(fā)的。近期，該公司推出了芯片速率為85Mb/s的樣片，法國Spidcom公司也開發(fā)了224Mb/s芯片，正在測(cè)試之中。歐盟為促進(jìn)PLC技術(shù)的發(fā)展，從2004年1月1日開始啟動(dòng)了一個(gè)稱為OPERA(OpenPLCEuropeanResearchAlliance)的計(jì)劃，旨在聯(lián)合歐洲的主要PLC研究開發(fā)力量致力于制定歐洲的PLC統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)PLC的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，并將PLC作為實(shí)現(xiàn)“eEurope”(信息化歐洲)的重要技術(shù)手段。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)一直在鼓勵(lì)啟用新的基于現(xiàn)有設(shè)施的寬帶平臺(tái)，促進(jìn)美國的寬帶業(yè)務(wù)。2004年2月12日，F(xiàn)CC批準(zhǔn)對(duì)某些技術(shù)規(guī)則的修改意見，目的是通過促進(jìn)電力線寬帶接入技術(shù)的推廣應(yīng)用，把美國電力網(wǎng)的巨大潛力利用起來。美國、歐洲等國許多大的電力企業(yè)也積極進(jìn)行中壓及低壓PLC的試驗(yàn)，美國的Cinergy等17家電力企業(yè)和德國、奧地利、西班牙等15個(gè)歐洲國家的32個(gè)電力企業(yè)建立了PLC試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)，有的還進(jìn)行了PLC商業(yè)化運(yùn)營，如德國的MVV等。亞洲開展PLC研究與試驗(yàn)的國家和地區(qū)除中國大陸外，還有日本、韓國、新加坡、中國香港、中國臺(tái)灣等地，日本對(duì)PLC的態(tài)度，經(jīng)歷了從初期懷疑否定到開放試驗(yàn)，直至今

日的積極推動(dòng)三個(gè)階段。目前東京電力、新加坡電力、香港中華電力等建立了一定規(guī)模的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2004年年底，PLC的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)遍及歐洲、亞洲、北美洲、南美洲、非洲以及大洋洲的40多個(gè)國家和地區(qū)。國外的PLC技術(shù)已經(jīng)形成兩種發(fā)展模式：一種是以美國為代表的家庭聯(lián)網(wǎng)模式，這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，戶外訪問使用其它形式的寬帶接入方式；另一種模式面向歐洲和亞太市場(chǎng)，提供自配電變壓器或樓邊至用戶家庭的全面PLC接入解決方案。前者充分利用室內(nèi)的電力線，能夠?qū)⒓彝サ碾娖髋c網(wǎng)絡(luò)連為一體，為家庭智能化網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)；后者延伸方便，電力線可遍布家庭、公司等各種場(chǎng)所。7.5.2國內(nèi)PLC技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用

國外在電力線通信技術(shù)方面的進(jìn)展，引起了國家電力公司的高度重視和科研單位的密切關(guān)注。由于我國低壓配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性以及供電方式和國外有很大的不同，因此國外已有的理論研究成果和開發(fā)的系統(tǒng)不能完全適應(yīng)我國的實(shí)際需要。我國科技工作者在中國低壓配電網(wǎng)高頻信號(hào)傳播特性、電力線高速數(shù)據(jù)通信機(jī)理、應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)等方面做了大量的研究工作，形成了多項(xiàng)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)。在PLC技術(shù)的應(yīng)用方面，我國已經(jīng)走在了世界的前列。2001年國電通信中心在原國家電力公司的組織下，開始實(shí)施低壓配電網(wǎng)電力線寬帶接入技術(shù)的實(shí)驗(yàn)及推廣應(yīng)用，國電通信中心成立了PLC領(lǐng)導(dǎo)小組，下設(shè)PLC技術(shù)推進(jìn)辦公室，確立了推動(dòng)電力線通信技術(shù)研究、試驗(yàn)及推廣應(yīng)用的策略、戰(zhàn)略、思路和總體安排，引進(jìn)了國內(nèi)外多家企業(yè)的產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。國電通信中心PLC領(lǐng)導(dǎo)小組以及推進(jìn)辦公室的成立標(biāo)志著我國PLC大規(guī)模有序試驗(yàn)和推進(jìn)工作的開始。短短三年多，在國家電力(電網(wǎng))公司的統(tǒng)一安排下，國電通信中心組織研究開發(fā)單位、產(chǎn)品試驗(yàn)單位以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營單位進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)、電磁兼容特性測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試和工程探索，提出并實(shí)踐了具有中國特色的電力線通信技術(shù)應(yīng)用模式，建立了世界上最大規(guī)模的電力線寬帶接入試驗(yàn)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。截止到2005年5月底，由國電通信中心組織、中電飛華公司實(shí)施的北京電力線寬帶接入試驗(yàn)網(wǎng)覆蓋了500多個(gè)居民小區(qū)，接入樓宇近4000棟，開通用戶40000余。7.5.3

PLC的標(biāo)準(zhǔn)化

目前，積極從事PLC、BPL(BroadbandoverPowerline)標(biāo)準(zhǔn)化的國際組織主要有“家庭插電聯(lián)盟”(HomePlug)(或“全稱家庭插座電力線聯(lián)盟”(TheHomePlugPowerlineAlliance，HPA))、“開放型PLC歐洲研究聯(lián)盟”(TheOpenPLCEuropeanResearchAlliance，OPERA)、“消費(fèi)電子電力線通信聯(lián)盟”(ConsumerElectronicsPowerlineCommunicationAlliance，CEPCA)、“電力線利用聯(lián)盟”(PowerlineUtilityAlliance，PUA)、“通用電力線聯(lián)盟”(UniversalPowerlineAssociation，UPA)和IEEEP1901工作組等。

HPA是標(biāo)準(zhǔn)制定成果最多的主要PLC國際聯(lián)盟，最初重點(diǎn)在于PLC家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)范的制定，近些年主要進(jìn)行中、低壓PLC寬帶接入標(biāo)準(zhǔn)的制定。

OPERA是由歐盟支持的最早制定PLC寬帶接入標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)，主要是制定統(tǒng)一的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。OPERA在2005年年底就完成了大部分PLC接入標(biāo)準(zhǔn)的制定，2006年2月宣布正式批準(zhǔn)全球第一個(gè)開放式PLC接入技術(shù)規(guī)范，也稱為BroadbandoverPowerline(BPL)，即寬帶電力線接入標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的制定得到歐盟的支持，由來自O(shè)PERA的35個(gè)機(jī)構(gòu)(包括10所大學(xué))的業(yè)內(nèi)專家歷經(jīng)兩年的努力得以完成。

CEPCA主要由松下和其他消費(fèi)電子公司在推動(dòng)，CEPCA主要著眼于家庭網(wǎng)絡(luò)。IEEEP1901工作組起初由20個(gè)公司于2005年6月創(chuàng)立，目前的成員包括50個(gè)實(shí)體，其中就有從事PLC、BPL的著名公司，以及HPA、OPERA、CEPCA、PUA、UPA。IEEEP1901目前正在就BPL和戶內(nèi)電力線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，以形成被廣泛接受的國際標(biāo)準(zhǔn)。歐洲從2002年起開始研究PLC系統(tǒng)的技術(shù)框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)取得了積極的進(jìn)展。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI從2002年開始陸續(xù)公開了兩個(gè)PLC技術(shù)規(guī)范和5個(gè)技術(shù)報(bào)告，另外還有6個(gè)項(xiàng)目正在進(jìn)行中。PLC產(chǎn)品EMC標(biāo)準(zhǔn)方面涉及的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織包括IEC、CENELEC等，其中最主要的是IEC下屬機(jī)構(gòu)國際無線電干擾特別委員會(huì)——CISPR。目前定義了1～30MHz范圍內(nèi)電信網(wǎng)絡(luò)輻射限值的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有4個(gè)，分別是德國的NB30、英國的MPT1570、美國的FCCPart15以及國際電信聯(lián)盟于2003年7月推出的ITU-

TK.60。

PLC技術(shù)在美國的主要應(yīng)用是家庭聯(lián)網(wǎng)。2000年3月至6月，13個(gè)業(yè)界先行公司發(fā)起成立HomePlug(家庭插座聯(lián)盟)后，即開始了規(guī)范的制定工作，選擇Intellon公司的技術(shù)作為基礎(chǔ)，于2001年6月發(fā)布了HomePlug1.0規(guī)范，目前符合HomePlug1.0的產(chǎn)品已經(jīng)在北美、歐洲和亞洲銷售了數(shù)百萬套，2003年2月開始HomePlugAV制定工作，2005年8月該規(guī)范獲得聯(lián)盟理事會(huì)批準(zhǔn)。HomePlugC&CVersion1.0已經(jīng)取得進(jìn)展，詳細(xì)技術(shù)規(guī)范尚在制定之中。HomePlug目前正在積極參與IEEEP1901有關(guān)BBL的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。第1代HomePlug規(guī)范推出時(shí)，消費(fèi)類電子制造商正致力于推動(dòng)室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，各國際標(biāo)準(zhǔn)組織讓HomePlug帶頭先行。但是隨著AV、BPL和控制逐漸被增添進(jìn)來，IEEE和ETSI開始仔細(xì)審視HomePlug規(guī)范。目前IEEE中關(guān)于電力線通信的標(biāo)準(zhǔn)工作組有P1901、P1775和P1675三個(gè)。

2005年6月，IEEE批準(zhǔn)成立P1901工作組。該工作組主要負(fù)責(zé)電力線寬帶接入的MAC/PHY部分標(biāo)準(zhǔn)，HomePlugAV被IEEEP1901選為基本技術(shù)。

IEEEP1775工作組成立于2005年5月，主要負(fù)責(zé)電磁兼容部分的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，IEEEP1675工作組成立于2004年7月，主要負(fù)責(zé)硬件和安裝部分的標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

2004年10月14日，F(xiàn)CC關(guān)于電力線寬帶運(yùn)營的新規(guī)定(FCC04-245)促進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也保護(hù)了無線電授權(quán)用戶不受電力線寬帶的干擾。電力線寬帶運(yùn)營無需授權(quán)，在目前的輻射限值下，其發(fā)生干擾的機(jī)率很小。如果確有干擾發(fā)生，可以采取已經(jīng)建立的降低干擾的保障措施。測(cè)量干擾的原則是一致性和可重復(fù)性。美國在FCC框架下，有些州制定了自己的PLC法規(guī)，如德克薩斯州規(guī)定電力公司不是PLC的運(yùn)營者或ISP。

歐洲ETSI-PLT主要考慮的內(nèi)容也是PHY和MAC，同時(shí)著重強(qiáng)調(diào)共存問題。此外韓國于2005年7月已經(jīng)允許PLC合法使用30MHz以下的頻率。下面分別對(duì)HomePlugAV、HomePlugBPL、HomePlugC&C做簡單介紹。

HomePlugAV的目的是在家庭內(nèi)部的電力線上構(gòu)筑高質(zhì)量、多路媒體流、面向娛樂的網(wǎng)絡(luò)，專門用來滿足家庭數(shù)字多媒體傳輸?shù)男枰Ｋ捎孟冗M(jìn)的物理層和MAC層技術(shù)，提供200Mb/s級(jí)的電力線網(wǎng)絡(luò)，用于傳輸視頻、音頻和數(shù)據(jù)。Home-PlugAV是通過一種競(jìng)爭(zhēng)性的程序來制定的，多家廠商提交的電力線通信技術(shù)在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)試用后，選擇幾種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，合并為一個(gè)單一的規(guī)范。

HomePlugAV的物理層使用OFDM調(diào)制方式，去除美國無線電愛好者使用的頻率后，在2～28MHz頻段使用917個(gè)子載波。功率譜密度可編程，以滿足不同國家的頻率管制。每個(gè)子載波可以單獨(dú)進(jìn)行BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM、256QAM和1024QAM調(diào)制。采用TurboFEC錯(cuò)誤校驗(yàn)。物理層線路速率達(dá)到200Mb/s，凈荷為150Mb/s，接近電力線信道的通信極限容量。前同步碼可被HomePlug1.0設(shè)備檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)兩者共存，但互操作是可選項(xiàng)。在10個(gè)家庭中進(jìn)行的性能測(cè)試，80%的插座達(dá)到55Mb/s以上的帶寬，95%的插座達(dá)到35Mb/s以上的帶寬，98%的插座達(dá)到27Mb/s以上的帶寬，典型的物理層速率為70～100Mb/s。HomePlugAV設(shè)計(jì)了十分高效的MAC層，支持基于工頻周期同步機(jī)制的TDMA和CSMA(CarrierSenseMutipleAccess,載波監(jiān)聽多路訪問)。TDMA面向連接，提供QoS保障，確保帶寬預(yù)留、高可靠性和嚴(yán)格的時(shí)延抖動(dòng)控制。CSMA面向優(yōu)先級(jí)，提供四級(jí)優(yōu)先級(jí)。工頻周期同步機(jī)制確保良好的抗工頻周期同步噪聲的信道適應(yīng)能力，如調(diào)光燈、充電器等產(chǎn)生的諧波。基于128位AES嚴(yán)格加密。中央?yún)f(xié)調(diào)者CCo(CentralCoordinator)控制所在電力線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的活動(dòng)，并協(xié)調(diào)同相鄰電力線網(wǎng)絡(luò)的共存，以支持電力線寬帶接入、多電力線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行和隱藏節(jié)點(diǎn)服務(wù)。

2004年上半年，HomePlug宣布了開發(fā)電力線寬帶接入規(guī)范的意向，并向全球范圍內(nèi)的電力公司、服務(wù)提供商和PLC組織發(fā)出了邀請(qǐng)。同年10月至11月，HomePlugBPL工作組成立。2004年12月至2005年2月開發(fā)了HomePlugBPL的市場(chǎng)需求文件，并于3月向成員發(fā)布征求意見，5月該文件獲得理事會(huì)批準(zhǔn)。

HomePlugBPL市場(chǎng)需求文件的主要內(nèi)容包括文件的目的和意圖、市場(chǎng)概覽、BPL系統(tǒng)描述及BPL規(guī)范要求。BPL市場(chǎng)需求文件的主旨是追求最高的性能以及同HomePlug

AV的協(xié)同工作和無縫連接。

2005年，HomePlugAV被選為BPL的基本技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)兩者之間的完全互操作。HomePlugAV解決了許多同樣存在于BPL的問題，如采用中心協(xié)調(diào)架構(gòu)(相鄰網(wǎng)絡(luò)問題)解決許可控制和帶寬管理問題。目前BPL規(guī)范正在進(jìn)行低壓和中壓、北美和歐洲以及地埋和架空之間差異的技術(shù)分析。

HomePlugBPL的特點(diǎn)包括:

(1)基于HomePlugAV技術(shù)的200Mb/s級(jí)物理層；

(2)在高噪聲的電力線信道上進(jìn)行接近物理層極限容量的可靠通信；

(3)具有交流電工頻同步功能的TDMA和CSMA高效MAC層協(xié)議；

(4)服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障；

(5)支持多種網(wǎng)絡(luò)部署結(jié)構(gòu)；

(6)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)管理功能，支持即插即用，可由用戶或服務(wù)提供商安裝和配置網(wǎng)絡(luò)；

(7)在HomePlugAV中為實(shí)現(xiàn)同BPL有效協(xié)同的“相鄰網(wǎng)絡(luò)”設(shè)計(jì)；

(8)基于128位AES的嚴(yán)格安全保障；

(9)共存模式支持多個(gè)戶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)和接入網(wǎng)絡(luò)間實(shí)現(xiàn)高效的帶寬共享；

(10)同HomePlug1.0共存，可選擇兩者互通。

HomePlugBPL的應(yīng)用分為以電力公司為主的服務(wù)和以用戶為主的服務(wù)，前者如遠(yuǎn)程抄表、負(fù)荷控制、服務(wù)的

遠(yuǎn)程啟動(dòng)/停止、竊電檢測(cè)、動(dòng)態(tài)和匯總數(shù)據(jù)分析、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)視、停電通知、設(shè)備監(jiān)視、配網(wǎng)自動(dòng)化、分布式發(fā)電的監(jiān)控等，后者如