电力线上网

一、选题目的和意义
选题的目的：上网也会变得象插上电源接通音响一样容易。

这不是科幻故事，电力线通信（PLC）技术正是这样一种具有很多优越性的通信技术。

本论文以较为易懂的方式涵盖了该技术的各个方面，深入浅出地阐述了PLC技术，并指出了这种技术的可行性和局限性，同时就其存在的问题提出了相应的解决办法，提出了PLC 的进一步发展规划及其对未来的重要意义。

并着重就目前电力线上网的国内外研究现状和发展趋势,比较现行的几种实现模式及方案,总结存在的问题,讨论并寻找到该技术目前发展缓慢的原因所在,并力求找出较好的解决方法。

选题的意义：在如今宽带网络上行的时代，如何选择好更适合自己的网络接入方式也成为了广大用户所遇到的普遍问题。

与以太网、ADSL、无线通信等技术相比，PLC技术还不被大家所熟悉。

选择此题目的意义在于加深对于PLC 技术的理解，从而进行应用开发与创造。

该技术的数据速率理论上可以达到大约数百Mbits/s，给人们以很大的想象革新空间，且可以创造出巨大的经济价值。

二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势
国内外的研究现状与发展趋势: 欧洲已有20多家电力公司进行这项技术的试验,2002年德国联邦议院议会上院就通过一项议案，批准使用能使互联网信息通过电力线和墙上电源插座传输的技术目前开展PLC比较成功的国家包括西班牙、韩国、日本、美国等。

2005年1月6日，松下电器产业株式会社、三菱电机株式会社及索尼公司宣布，同意成立一个致力于确立高速电力线通信（PLC）规格的联盟。

松下、索尼和三菱在其发表的联合声明中表示，新的联盟将制订电力线上网国际标准，以确保不同公司生产的设备可以互连。

国内的电力线上网进展一直都比较低调。

电力线上网的推行似乎仍然艰难。

电力线上网目前仅处于试运行阶段，但自从2001年8 月在沈阳建立了中国内地第一个高速PLC实验网络以来已有了广阔的发展。

截止到2004年8 月，全国已有297 个住宅小区，约13009 户家庭通过电力线上网。

三、课题设计方案
研究的基本内容：本文主要从四个方面来讨论并加以解决.具体内容:电线上网可行性分析（包括: 电线上网技术的起源与发展、电线上网的优点、电线上网的缺点）；电线上网的实现（包括:电线上网所应用的技术、实现电线上网的具体设备产品分析）；电线上网案例（包括:电力线上网解决方案、
基于电力线数字家庭实现方案）；电线上网的前景
本论文的观点：作为目前市场上可以选择的一种最新和上网方式，电力线上网为普通大众提供了一种快捷有效无重复施工的上网途径。

只要结合当前电力市场的改革，电力线通信以及电力线上网必将成为拉动通信产业的卓越增长点之一。

采取的研究途径:本课题采用理论研究和实践相结合的方法，查阅相关的理论资料，通过网络搜索技术资料以及图书馆查阅相关资料等方法加快问题的解决。

四、计划进度安排
起止时间：
2006年3月1日—2006年5月20日
进度安排：
2006年3月1日~2006年3月25日查阅相关书籍资料，整理思路，确定材料
2006年3月26日~2006年4月2日写出论文梗概，列出大体题纲
2006年4月3日~2006年5月10日根据提纲，进一步丰富论文内容，基本完成论文
2006年5月11日~2006年5月14日整理论文，并进行修改
2006年5月15日~2006年5月20日进行最后的核查，完成后交于指导老师，准备答辩
五、主要参考文献
[1] 淑清．电力线通信（PLC）宽带接入网的最佳选择．北京：中国电信建设．2002．
[2] 余青松．网络实用基础．北京：北方交通大学出版社．2006．
[3] 卓文．轻松学网络组建与管理．上海：上海科学普及出版社．2006．
[4] 吴功宜．Internet基础．北京：清华大学出版社团组织．2006．
[5] 李丽芬．计算机网络体系结构．北京：中国电力出版社．2006．
[6] 朗为民．下一代网络技术与原理．北京：机械工业出版社．2006．
[7] 关城．配电线路．北京：中国电力出版社．2004．
[8] 鲁士文．发展中的通信网络新技术．北京：北京交通大学生出版社．2005．
[9] 鄢新华．电力线载波通讯芯片市场与应用前景．今日电子．2001；(10)．
[10] 钟玉琢．信息家电控制平台技术及标准．微电脑世界．2001；(52)．
[11] 庾晋．世界各国电力线上网的角逐．通讯世界．2001；(10)．
指导教师意见及建议：
摘要: 本论文分析了目前电力线上网的国内外研究现状和发展趋势，PLC的原理，以及实现电力线上网所需要的各种技术。

比较现行的几种实现模式及方案，总结出在该技术发展过程中存在的问题。

其中，着重讨论并寻找到了该技术目前发展缓慢的原因所在,并力求找出较好的解决方法。

关键词: PLC（Powerline Communication），“电力猫”（电线调制解调器），远程监控。

1 引言
所谓电力线上网，也称为PLC技术接入，而PLC技术就是Power Line Communication英文名称的缩写。

这种技术主要是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。

以前该技术只作为长距离调度的通信手段，随着Internet技术的飞速发展，利用220V低压电力线传输高速数据的价值越来越为人们所重视。

因为它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点，被认为是提供互联网“最后一公里”解决方案最具竞争力的技术之一。

该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传递，从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和有线电视等多种应用。

用户只需要添加一个特制的调制解调器，这个调制调解器的数据线顶端是一个与常规电源插头规格相同的插头。

用户将电脑的网卡与调制解调器接通，再将调制解调器插上电源插座，电脑即可上网。

2 电力线上网可行性分析
2.1 绪论
从33.6 kbps 的拨号，到128 kbps的ISDN，再到主流的512 kbps 和1 Mbps的ADSL接入方式，用户连接到Internet的方式发生了翻天覆地的变化。

而一直争议较大的电力线上网接入方式，虽然目前在我国还只处于试验阶段，但自从2001年8 月在沈阳建立了中国内地第一个高速PLC实验网络以来已有了广阔的发展。

本章将从电力线上网的起源，在各国的发展情况以及电力线上网的优点和现仍存在的问题四个方面，详细分析电力线上网可行性。

2.2 电力线上网的起源与发展
2.2.1 起源
人类在发现、使用和推广电能的过程中，建立了庞大的、遍及全球的物理连接网络。

世界范围内人们都期望能将现有的庞大的电力网作为信息通讯的物理网络，将电力输送网和通讯网合二为一，经济地实现“智能大厦”、“智能小区”。

PLC技术，俗称“电力线上网”，英文为Power Line Communication,简称PLC，主要是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。

通过电力线通讯已经有几十年的发展历史，最早出现于上世纪二十年代初期。

在我国，四十年代已有日本生产的载波机在东北运行，做为长距离调度的通信手段。

它以电力线路为传输通道，具有通道可靠性高、投资少见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。

近年来，随着Internet 技术的飞速发展，利用220V低压电力线传输高速数据的价值越来越为人们所重视，因为它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点。

2.2.2 近年来在国内外的发展
由于电力线上网的潜在市场空间，包括我国在内世界许多国家纷纷投入研究和开发。

PLC技术在世界各国家的研发也在提速，目前其试验网络已遍及美国、德国、日本、韩国等40多个国家和地区。

早在1990年英国Norweb通讯公司就开始对电力线载波通讯进行研究。

1995年，该公司又与加拿大北电网络联手，共同开发这项新技术。

1996 年9 月在CIGRE 大会期间向各国代表展示了样品，并提供了在曼彻斯特进行20户的试验录像，传输速率达到1 Mbps，但未能得到推广。

到1998年便成功地进行了采用传统的输电线路进行互联网接入的试验。

2000年4月由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司组成的“家庭插电联盟”(HomePlug Powerline Alliance，HPA)，致力于创造共同的家用电线网络通信技术标准。

此后，“家庭插电联
盟”发布了该标准的第1个版本Home-Plug 1.0。

在电力线家庭网络中，只需在事先安装好的万能插座上插入电源插头即可构筑起LAN。

德国电力公司RWE电力线通信公司，2001年在巴西建立PLC实验网络，测试Internet接入和语音功能。

2000年5月～2001年6月，其PLC试验用户数量为200，还有一个学校参与试验。

该公司宣布于2001年7月1日起开始进行PLC商用化。

同年3月德国电力工业巨头RWE公司和它的合作伙伴瑞士的Ascom 发起一项名PowerNet的计划。

根据这项计划，两家公司将向大约20，000用户提供这种利用电源线路的互联网接入服务。

国外主要发达国家都开始对电力线上网加大投入。

2002年德国联邦议院议会上院就通过
一项方案，批准使用能使互联网信息通过电力线和墙上电源插座传输的技术。

联邦议会投票通过的这项议案为今后在广播波段范围内通过电线上网铺平了道路。

议案还同意，在2010年电视信号、2015年标准无线电的传输分别完全实现数字化的时候，它们的波段也将向接入互联网业务。

德国最大的电力设备生产商RWE承诺，用电线上网要比ISDN拔号上网快30多倍，而且价格比前的宽带有线电视还便宜。

德国MVV 公司在德国西南部城市曼海姆为3000名使用者安装这种电线对200户住家进行的试验计划已经结束，结果十分顺利。

韩国XeLine公司成立于1999年5 月，主要业务是开发、制造、销售基于PLC 的产品和网络解决方案。

在2001年3 月推出PLC 产品解决最后一公里接入、家庭网络应用的方案，在韩国汉城建立了与互联网相连接在示范点。

该公司并在德国、日本、美国、中国等地建设了PLC 试验点。

2001年5月，日本60家有关企业近日设立联合机构“电线载波通信设备开发部会”，研究用输电线做通信线路的技术。

在2002年主管信息产业的总务省就决定开发利用电力线作为通信网络线路的技术。

以色列MANET和德国MVV的合资公司PPC，已在11个地区进行了PLC的测试，包括西班牙、瑞典、荷兰等国家。

在德国有15个试验点，每个试验点有20～100用户不等。

2001年7月开始商业化，在曼海姆和Hamelu开展业务。

该公司正与意大利某公司合作试验自动抄表。

奥地利能源公司TIWAG，在1999年3月与ASCOM合作，2000年6月开通试验，其中包括语音测试。

2001年5月向ASCOM订购1000台PLC Adapter；2001年10月开始安装，到2002年2月，已安装了270个用户。

瑞士日内瓦大学（Geneva University）使用瑞士Ascom的产品，在学校校园内建立起PLC网络，为大约530多名来自80多个国家的学生提供了高速的Internet接入。

瑞士最大的电信设备公司亚斯康已经同德国最大的电力供应商莱茵-威斯特伐利亚发电厂签订合同，同时还在同欧洲其他国家以及亚太地区国家的电力公司进行谈判。

2001年5月7日，Homeplug电力线联盟结束了为期半年的大规模PLC现场试验，在美国和加拿大共进
行了500户室内联网试验和1万次插座至插座连接测试，取得了圆满成功。

2001年6月26日，Homeplug 电力线联盟颁布了1.0版技术规范，对基于PLC技术的通信产品和网络化家用电器制造业的发展，产生了重大的影响。

不断进步的技术又开始赋予电力线上网新的想象空间。

2004年7月20日，美国电气电子工程师学会（IEEE）就宣布，IEEE已经开始制订电力线宽带硬件规格，目标是在2006年中期完成规格的制订。

该规格旨在对地上及地下使用的BPL基础设施制定一揽子标准，另外还提供对BPL设备进行安全设置的指南。

在美国联邦通信委员会(Federal Communications Commission ，简称FCC )的推动下，在不久的将来，美国家庭尤其是广大的农村用户，可以通过电力线上网，并享受到更加廉价的网络电话服务。

美国辛辛那提天然气电力公司，计划通过该公司的电力网提供高速互联网接入服务。

并已有众多的电力企业悄悄地进行相关试验，美国电线通信协会主席Alan Shark表示：“在发展这项技术上所有的企业都相当谨慎，但是我认为，这个市场将会大得惊人。

”
日本住友电气工业与东京电力共同开发出了上、下行数据传输速度总计最高为200Mbps的电线通信（PLC）调制解调器。

设想用于日本国内的家庭与办公室，并于2005年度末开始出货。

2005年，电力线上网这种颇受争议的宽带上网方式似乎在国外又重受青睐。

1月6日，松下电器产业株式会社、三菱电机株式会社及索尼公司宣布，同意成立一个致力于确立高速电力线通信（PLC）规格的联盟。

松下、索尼和三菱在其发表的联合声明中表示，新的联盟（CE-PowerlineCommunicationAlliance）将制订电力线上网国际标准，以确保不同公司生产的设备可以互连。

国际上相关组织还有Homeplug和PRCForm，前者更偏向于技术标准制定，后者则偏向于政策性标准制定。

目前开展电力线上网比较成功的国家包括西班牙、韩国、日本、美国等。

2005年1月9日闭幕的美国消费电子产品博览会（CES）上，松下美国分公司也展示了一种新的芯片组，能够让设备在电力线网络上接收高清晰度视频节目。

华盛顿当地时间2005年1月5日，美国宾夕法尼亚州大学的工程师宣布，他们已经找到了一种方法，能够在电力线上以比有线电视和电话公司提供的高速互联网连接的速度快得多的速度传输数据。

宾夕法尼亚州大学的这项研究得到了AT&T公司的资助，AT&T公司此前也曾参与电力线上网试验。

在我国，PLC技术以及电力线上网也有了广阔的发展。

从2001年8月由中国电力科学院通信技术研究所在中国第一个PLC试验小区“沈阳电业新村智能小区”的开通开始，到2003年，全国通过PLC方式接入互联网的居民总户数已经突破两万户，按当前“通行”的每户每月收取100元服务费计算，PCL每年为PLC运营者带来超过2400万人民币的业务总收入，并且，这一总量还在继续增长。

2001年，我国福建省电力试验研究院研制成功“数字化输电线路技术“的核心产品——电力调制解调器及多个相关产品，其传输速率达到10M。

同时国电通信中心采用国内外电力线通信(PLC)组网设备，在北京某生活小区成功地进行了lnternet接人试验，并获得了较理想效果。

随着我国ＰＬＣ技术研究和实际应用已取得突破性进展。

截至2005年，由国电通信中心组织、中电飞华公司实施的北京电力线宽带接入试验网，覆盖了500多个城市居民小区，接入楼宇近4000栋，开通用户4万余家，并且正以每月开通3000多户的速度推进。

以上在各国的近20年的进展，表明了电力线上网已经走出试验室，开始趋于成熟并走向应用，开始展示出自身的优势。

2.3 电力线上网的优点
用电力线作家庭总线有其显著的优点：成本低、施工方便、一线两用，价格低廉，延伸方便。

电力线在家庭、公司及各种场所处处可达，比电缆甚至是固定电话网络更是广泛。

例如，用户能自由选择在家中任何有电插座的角落上网，用量多大都不必担忧电话费，也不用花钱铺设更多电话线。

1投入成本低
电力线上网是以利用已有的几乎无所不在的电力线作为传输通道，充分利用现有的配电网络基础设施，可以节省巨大的新增投资。

目前，我国拥有全世界长度排名第二的电力输电线路，可绕地球近８圈。

直接在
覆盖全国的电力网络上架构互联网连接，将比敷设光纤的方式节省大量的人力和物力。

电力线上网无需任
何布线，充分利用现有的低压配电网络基础设施，是一种“No New Wires”技术，节约了资源。

PLC 比ADSL 、FTT + LAN 在连接、安装及延伸方面都非常方便，无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物和公用设施的破坏，同时也节省了人力。

而且电力线上网除了特别的调制解调器外，只需在事先安装好的万能插座上插入
电源插头即可，方便连接到因特网，不管在家里的哪个角落，只要连接到房间内的任何电源插座上，就可
立即拥有PLC带来的高速网络享受。

2 覆盖范围及应用领域广
电力网是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络都无法比拟的，PLC可以轻松地渗透到每个家庭，为互联网的发展创造极大的空间。

至2004年,我国拥有全世界长度排名第二的电力输电线路，全国500千伏和330千伏的电力线路长达25094.16千米，220千伏线路107348.06千米，加上110千伏线路共计310000千米。

我国目前互联网用户仅为6千万户, 电话用户有7.5亿户，但用电用户已超过10亿。

随着
具有国内自主知识产权且适合我国国情的高达200兆产品的推出和开始进入商用，电力线上网在国内将具有新气象。

此外，电力线上网凭借这一独特优势，在其它的非中心地区和广阔的农村地区，也将具有一定
的优势。

电力线上网的应用领域非常广泛。

主要适用于宽带小区上网、已建成楼宇的宽带改造和工程监控、报警联网系统等，特别在布线困难、布线成本高的场所，其优势最大。

综合起来它主要的应用范围包括：居民小区，低层、多层、高层住宅楼，商业写字楼，酒店、宾馆联网，办公区联网，校园联网，大型厂矿的监控、报警控制系统，远程水、电、气等的自动抄表，利用PLC的“永远在线”特点，构建防火、防盗、防有毒气体泄露等保安监控系统和医疗救护系统。

3 高速率
互联网似乎是唯一一张让众人愿意自投罗网的“网”。

而每个人“落网”的方式又不尽相同。

稍稍总结一下, 目前市场上主要的上网接入方式有5种，包括：普通Modem、ISDN、ADSL、LAN和Cable Modem，它们
各有千秋。

其中，普通Modem需要拨号，等待2～5分钟后才能接入，实际速度为20到50Kbps，安装简单，无需开户。

ISDN需拨号，等待1～3秒钟就可以实现接入，实际速度可以达到100到128Kbps，服务全面、安装方便，但需到电信局开户，14天左右才能开通。

ADSL则无需拨号，始终在线，实际速度可以达到400到512Kbps，采用包月制，但同样需要到电信局开户，14天左右才能开通，需要专业技术人员安装调试，且前期一次性支出较高。

LAN方式是采用以太网技术，它是用光缆+双绞线对小区进行综合布线，通常用户会获得10M以上的共享带宽，理想速度将比现在拨号上网速度快将近180多倍。

下载一部大片的时间大约是5 ～7分钟，速度优势明显。

考虑到LAN接入方式的扩展性比较好，随着用户的增多，可以根据需求升级到100M以上。

PLC 实现一线两用，在提供千家万户必不可少的清洁能源的同时，又为用户提供了一个通信和联网手段。

PLC则能够提供高速的传输速度。

前两代PLC产品传输速率依设备厂家的不同在4.5M～45Mbps之间，远远高于拨号上网、ISDN和ADSL，足以支持现有网络上的各种应用。

2004年9月，深圳市国电科技通信有限公司又推出200Mbps电力线接入产品及解决方案。

该产品突破了前两代电力线接入产品（14Mbps、45Mbps）带宽不够、传输距离相对较短的技术瓶颈。

可支持如下几种通信业务：VOIP业务、宽带上网、家庭内组建局域网、视频和音频服务、视频会议、信息电视、网络游戏。

使得用户的应用更加方便快捷，令电力线上网更具竞争力。

PLC 的传输速率也比ADSL 快，在网站Web 服务器通畅的情况下，下载软件、大宗数据、高分辨率图片和观看网络电影，均收到满意效果。

据报道，2005年12月，美国新开发的电力网接入系统最高传输速度可接近1Gbit/s。

4 永远在线，安全性高
PLC属于“即插即用”，不需要繁琐的拨号，接入电源插座就等于接入网络。

电线上网这种永久在线连接的优势，更有利于普通家庭构建防火、防盗、离有毒有害气体泄漏等保安监控系统，让上班族安安心心步出家门；构建起的医疗急救系统，将使有小孩、老人和病人的家庭倍感方便；还可以利用各个房间的电源插座，将各种家用电器连接起来，可以对家电进行智能化网络控制并进而构建智能建筑；并且，可以为电力
公司提供负荷控制、需求侧管理的新手段，提高电力公司管理水平。

具有安全性，用户操作端与电力线输出端已经通过电力调制解调器进行了隔离，不会出现触电事故。

厂家在用户终端设备上均采用DES 加密通信，用户上网安全性高。

5 实现数字化家庭
在室内组网方面，计算机、打印机、VoIP电话和其他各种智能控制设备都可通过普通电源插座，由电力线连接起来，高速共享Internet网络资源，实现数据、语音、视频以及电力于一体的“四网合一”。

由于电线串联，屋内每一件电器，假如所使用的是可接收开关讯息的较新款电器，便可利用电脑遥控所有电器的开关。

2001年6月，Motorola及SonicBlue 便展示了利用电脑作家庭娱乐广播的示范，他们把Rio MP3机插入其中一个电源，只要有相关设备，屋内其他地方即可同时收听音乐。

随着PLC技术及电力线上网技术的不断改进和完善，相信有线电视，VCD等也可做到同时播放。

因此电力线上网对家庭联网提供支持的技术，能够使人们可以尽享由PLC技术带来的家庭音、视频网络，多人对抗游戏等娱乐，让你的家变成娱乐中心。

通过与控制技术(如LON、CAN等现场总线技术)的结合，利用电力线路为物理媒介，可将遍布住宅各角落的信息家电如电话、电视、音响、冰箱、PC等家电利用PLC连接起来，进行集中控制，接入Internet，实现远程、集中的管理控制，实现“智能家庭”的梦想。

表1 网络功能比较
网络名称
功能 INTERNET INTRANET 广电网邮电网无线网电力网
信息传输能能能能能能
能量传输不能不能不能不能不能不能
网络规模较大小大大较大最大
2.4 电力线上网的仍未完全解决的问题
虽然电力线上网具有许多其独特的优势，但这种接入方式之所以还未普及，不能大面积地推广是因为电力线传输存在一些尚未完全解决的问题。

综合分析，有如下几个方面：
1抗干扰性能差和电网噪声比较大
这是由于我国的电网波动较大，同时接入的干扰噪声较多并且没有进行较好的抑制。

电力线上的高削减、高噪声、高变形使得电力线成为一个不理想的通信媒介。

尽管电力线可以作为高速通信的一种备选介质，但电力系统的基础设施并不具备提供高质量数据传输服务的功能，而且，使用电力线来进行通信经常会发生一些不可预知的错误。

此外，家庭电器产生的电磁波也会对通信产生干扰，这种联网方式也会影响短波收音机等。

电波发出的电磁辐射产生的噪音淹没了数据信号，如果是长距离，原来的信号甚至会全部消失。

同时，若供电线绝缘不好的话，数据信号就会泄露，对附近其它无线电设施造成干扰，例如经过的飞机或紧急服务所使用的无线电等。

如今，由于工程水平的提高，现在的输电线系统干扰问题已被降到了最低。

德国联邦参议院和联邦通信与邮政管理局颁布了“电网在线”条例，在为PLC提供法律保障的同时也对辐射问题规定了具体指标。

相信国内也会不久出台相关的法规，以减少电磁污染，减少辐射以满足相关标准。

2稳定性差，速度参差
电压不稳定对于电力线上网有很大的障碍，国电中心的负责人在测试后表示主要的是用电负荷高峰期影响稳定性，速率的波动比较大。

另外，供电网上网服务，是一种“共享带宽”(shared bandwidth)的技术，用户上网时的速度，取决于当时会有多少用户上网。

也就是说，从现有的条件来说，每到晚上家庭用电高峰期，想用电力线上网就是比较慢一些。

同时，国内该技术是通过单元楼共享带宽技术，如果很多用户同时上网，传输速度相对就较慢。

如果在晚上8～10家庭用户上网和用电的都是高峰期时段上网，
这样综合两方面的因素，每个用户的联网速度就会受到较大的影响。

但据了解，目前的小区实验中，这些。