淺談電力線通信技術(shù)在企事業(yè)單位局域網(wǎng)中的應(yīng)用

【摘 要】通過(guò)利用電線傳輸和話音信號(hào)進(jìn)行通信的方式成為電線通信技術(shù)，可以輕易地實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和電力網(wǎng)的“四網(wǎng)合一”，本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)歷，就該項(xiàng)技術(shù)在企業(yè)事業(yè)單位局域網(wǎng)中的應(yīng)用做一論述，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】電力線；電力線通信；正交頻分復(fù)用；電力貓；電力線網(wǎng)橋

一、該局域網(wǎng)的基本構(gòu)建方式

采用電力線通信設(shè)備構(gòu)建局域網(wǎng)的組網(wǎng)圖如圖所示：

1、構(gòu)建企事業(yè)單位局域網(wǎng)

在企事業(yè)單位內(nèi)部，只要已經(jīng)布好了電源線，把高速電力線通信調(diào)制解調(diào)器向電源插銷板連接，接著把太網(wǎng)線或者USB接口線連接到調(diào)制解調(diào)器上，如計(jì)算機(jī)這種終端連接，銜接IP地址，計(jì)算機(jī)之間就能夠相互通信以及資源共享，此時(shí)企事業(yè)單位內(nèi)部局域網(wǎng)構(gòu)建完畢。如果使用的是USB接口，需要在計(jì)算機(jī)上安裝驅(qū)動(dòng)程序，如果使用的是以太網(wǎng)接口，驅(qū)動(dòng)程序都不需要安裝。

2、如何把局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)連接

局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的連接實(shí)際就是用電線網(wǎng)橋或其他局端設(shè)備進(jìn)行連接。通常在樓宇和樓層的配電間中設(shè)置會(huì)采用電力網(wǎng)橋。在連接的過(guò)程中把其五類線以非接耦合方式進(jìn)行接口，再把電源線上的數(shù)據(jù)通信信號(hào)提取下。而另外一個(gè)則設(shè)置為以太網(wǎng)端口和樓宇內(nèi)的以太網(wǎng)交換機(jī)相連接。如果大網(wǎng)交換機(jī)已經(jīng)連接了互聯(lián)網(wǎng)的，則可以直接使用上面的連接方式進(jìn)行連接，把我們所需要使用的大網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)上，便可使用。

二、該局域網(wǎng)的基本組成部分

基于電力線通信技術(shù)的局域網(wǎng)主要由局端與用戶端兩部分組成，原理圖分別如下：

1、電力線網(wǎng)絡(luò)單元（PNU），它負(fù)責(zé)控制電力線網(wǎng)絡(luò)并從單元配電網(wǎng)集成話務(wù)。通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娦鸥删€接口，PNU再將話務(wù)傳至饋電網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)饋電網(wǎng)絡(luò)中使用的不同介質(zhì)，PNU也可轉(zhuǎn)換來(lái)自低壓配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)話務(wù)。

2、電源線網(wǎng)絡(luò)終端（PNT），它為最終用戶PC或其它用戶提供適當(dāng)?shù)慕涌冢缫蕴W(wǎng)或是USB。為了降低成本，這一獨(dú)立設(shè)備能夠和PC或其它設(shè)備相集成。

3、耦合設(shè)備（CouplingUnit）是將信號(hào)傳入線路并過(guò)濾噪音的。目前它還是一個(gè)插銷插入電插座的相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備，今后它可能會(huì)和PLC調(diào)制解調(diào)器集成于一體。PLC調(diào)制解調(diào)器和PC內(nèi)的耦合設(shè)備的集合體有一天將使PC可以直接在網(wǎng)上運(yùn)行。

4、局端設(shè)備

局端設(shè)備根據(jù)其功能的不同，通常分為電力網(wǎng)橋、電力交換機(jī)和電力路由器，目前應(yīng)用較多的還是電力網(wǎng)橋，通常會(huì)有多個(gè)接口。一個(gè)或多個(gè)耦合接口用來(lái)從電力線上以非接觸方式提取由用戶端電力調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的信號(hào)，同時(shí)把數(shù)據(jù)信號(hào)加載到電力線上。另外有一個(gè)或多個(gè)以太網(wǎng)接口，用于和其他的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如普通的以太網(wǎng)交換機(jī)、路由器）相連。電源接口只用來(lái)提供電源，并不傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)。電力網(wǎng)橋本身沒(méi)有數(shù)據(jù)交換的能力。電力交換機(jī)和普通以太網(wǎng)交換機(jī)的功能類似，但具有多個(gè)從電力線上收發(fā)信號(hào)的耦合接口，并且能根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層信息對(duì)來(lái)自不同耦合接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。電力路由器的功能和普通的路由器類似，但具有多個(gè)從電力線上收發(fā)信號(hào)的耦合接口，并且能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層信息對(duì)來(lái)自不同耦合接口的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由選擇和交換。

5、用戶端設(shè)備

用戶端設(shè)備通常稱為電力調(diào)制解調(diào)器，又稱電力貓。電力貓一般提供兩個(gè)接口。一個(gè)是數(shù)據(jù)接口，直接和用戶的計(jì)算機(jī)相接，接口的種類通常是以太網(wǎng)接口或者USB接口；另一個(gè)接口就是電源接口，在給電力調(diào)制解調(diào)器供電的同時(shí)還用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息。

配電網(wǎng)是一種共享介質(zhì)，即所有與之相連的用戶都共享同一“電纜”。在典型的城市配置中，它則轉(zhuǎn)化為與一個(gè)變壓器相連的大約100到200個(gè)用戶。PLC系統(tǒng)能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個(gè)用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術(shù)支持的客戶，需要具備一個(gè)技術(shù)條件，具有很強(qiáng)的帶寬分配能力的介質(zhì)接入控制（MAC）層。這就使電源線網(wǎng)絡(luò)不僅僅能夠支持80個(gè)Internet用戶的數(shù)據(jù)往復(fù)交換，而且能夠靈活地適應(yīng)以不同速率傳輸?shù)纳闲泻拖滦袛?shù)據(jù)。

用戶通過(guò)PLCModem聯(lián)結(jié)到戶內(nèi)電源插座，通過(guò)電力線聯(lián)接樓宇配電變壓器端的PLC主控設(shè)備，完成“最后一百米”的接入。用戶只需裝設(shè)一臺(tái)PLC-Modem，不用撥號(hào)，就能在線地接收和發(fā)送Internet信息。

三、電力線通信設(shè)備的安裝與使用

高速電力線設(shè)備的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)與ADSL所采用的方式有著一定的相同之處，也就是說(shuō)都采用了通過(guò)電力線這一介質(zhì)進(jìn)行用戶和局端設(shè)備。我們?cè)谶M(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接的工作時(shí)只需要把寬帶網(wǎng)絡(luò)引至用戶大樓，再把其與電力接入頭端設(shè)備的廣域網(wǎng)接口（wan，rj45）相連，在大樓內(nèi)無(wú)需再次進(jìn)行拉線，減少了工作繁瑣。除此之外我們還需頭端設(shè)備可以通過(guò)直接注入或耦合注入的方式把數(shù)據(jù)信號(hào)注入到220/380v電力線上面即可

這樣用戶只要吧計(jì)算機(jī)插上電源，連接上（USB）接入計(jì)算機(jī)的USB口，進(jìn)行安裝驅(qū)動(dòng)程序，便可以在家里隨心所欲地進(jìn)行網(wǎng)上沖浪了。有的計(jì)算機(jī)是以太網(wǎng)接口的調(diào)制解調(diào)器存在的，則驅(qū)動(dòng)程序都勿需安裝，直接把計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡與調(diào)制解調(diào)器的rj45端口相連，便可以直接寬帶上網(wǎng)了。不需要進(jìn)行任何配置，簡(jiǎn)單快捷。

四、涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)

構(gòu)建基于電力線通信技術(shù)局域網(wǎng)涉及很多的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括：OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)-抗干擾技術(shù)，具有很強(qiáng)的抗干擾和抗衰落能力，能夠有效克服電力線上存在的各種各樣的噪聲；電力線載波通信技術(shù)，以輸電線路為載波信號(hào)的傳輸媒介的電力系統(tǒng)通信，已成為世界上所有電力部門優(yōu)先采用的特有通信手段；通信保密技術(shù)，電力線通信是共享介質(zhì)的通信方式，為確保數(shù)據(jù)在傳遞過(guò)程中不受外界侵占對(duì)所有的數(shù)據(jù)傳遞都要進(jìn)行加密保護(hù)。CSMA/CA協(xié)議，類似于802.11中采用的MAC協(xié)議，并使用虛擬載波偵測(cè)技術(shù)有效地減少?zèng)_突。

五、利用電力線通信技術(shù)構(gòu)建企事業(yè)單位內(nèi)部局網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)

1、結(jié)構(gòu)靈活，不受環(huán)境的限制，有電即可組建網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率，在移動(dòng)性方面可與WLAN媲美；

2、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，可以很平順的在線觀賞DVD影片，它所提供的14M帶寬可以為很多應(yīng)用平臺(tái)提供保證；

3、廣泛使用，普及無(wú)所不在。電力線大至城市小至鄉(xiāng)村，都不所不在，世界有多大其規(guī)模就有多大，其普及的范圍之大是其他任何網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的；

4、成本不高。只需要直接利用原有的電壓配電網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，不用再次實(shí)施布線，是一種利用現(xiàn)有資源便可再生的技術(shù)，我們稱之為 “NoNewWires”技術(shù)，節(jié)約了資源，相對(duì)傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)，PLC成本更低，工期短，可擴(kuò)展性和可管理性更強(qiáng)。