PLC电力线通信技术优点及弊端

PLC电力线通信技术优点及弊端

作者：王显亮

来源：《科学与技术》2018年第15期

摘要：电力线通信技术（PowerLineCommunication，PLC）是近来被广泛研究的一项技术，运用此技术我们可以将传输电流的电力线作为通信载体，把载有信息的高频信号加载到电力线上，通过电线进行数据输出，最后用专用解调器将信号分离并发送给终端设备，极大提高了信息传输的效率。事实上广义电力线通信技术早在六十多年前就已经应用在了输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信。而现在所说的PLC通常是指利用低压配电线路传输高速数据、语音、图像等多媒体业务信号的一种通信方式，主要应用于家庭互联网接入和家电智能化联网控制。本文通过介绍PLC技术的发展，并对PLC技术的优缺点及未来的应用前景进行分析阐述。

关键词：电力线通信；调制解调器；数字信号处理

一、电力线通信

电力线通信技术（Power Line Communication）简称PLC，是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，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。目前在多种场合使用的低速（1200bps以下）电力载波已很普遍。利用输电线路作为信号的传输媒介，人们利用电力线可以传输电话、电报、远动、数据和远方保护信号等。由于电力线机械强度高，可靠性好，不需要线路的基础建设投资和日常的维护费用，因此PLC具有较高的经济性和可靠性，在电力系统的调度通信、生产指挥、行政业务通信以及各种信息传输方面发挥了重要作用。

我们上网的方式一般有：利用电话线的拨号﹑XDSL方式；利用有线电视线路的CABLE MODEM方式，或利用双绞线的以太网方式。现在，我们又多了一种更方便，更经济的选择：利用电线，这就是PLC！PLC的英文全称是Power Line Communication，即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5～45Mbps的高速网络接入，来浏览网页、拨打电话和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的四网合一！另外，可将房屋内的电话、电视、音响、冰箱等家电利用PLC连接起来，进行集中控制，实现“智能家庭”的梦想。目前，PLC主要是作为一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，适用于居民小区，学校，酒店，写字楼等领域。四网融合，就是电力线，网线，电话线，有线电视线路融合，用到的主要技术就是电力线通信。广义电力线通信（Power Line Communication，简称PLC）技术早在六十多年前就应用在输电线路上，用于发电厂及变电站的调度指挥通信。

二、PLC发展过程

PLC作为电力系统传输信息的一種基本手段，在电力系统通信和远动控制中得到广泛应用，经历了从分立到集成，从功能单一到微机自动控制，从模拟到数字的发展历程，PLC中的核心——电力线载波机历经了模拟电力线载波机、准数字电力线载波机、全数字电力线载波机三个阶段。传统的PLC 主要利用高压输电线路作为高频信号的传输通道，仅仅局限于传输话音、远动控制信号等，应用范围窄，传输速率较低，不能满足宽带化发展的要求。

目前PLC正在向大容量、高速率方向发展，同时转向采用低压配电网进行载波通信，实现家庭用户利用电力线打电话、上网等多种业务。国外如美国、日本、以色列等国家正在开展低压配电网通信的研究和试验。由美国3COM，Intel，Cisco，日本松下等13家公司联合组建使用电力线作为传送媒介的家庭网络推进团体——“Homeplug PowerlineAlliance”，已经提出家庭插座（Home Plug）计划，旨在推动以电力线为传输媒介的数字化家庭（DigitalHome）。我国也正在进行利用电力线上网的试验研究。可以预见，在将来人们可以使用电力线实现计算机联网及Internet接入、小区安全监控、智能自动抄表、家庭智能网络管理等业务，以低压电力线为传输媒介的载波通信技术必将得到更为广泛的关注和研究。

三、PLC的技术原理

PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用GMSK或OFDM调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号并传送到计算机或电话，以实现信息传递。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M～45M之间。PLC设备分局端和调制解调器，局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。

在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。具体的电力线载波双向传输模块的设计思想：由调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路和解调器等部分组成的传输模块，其中振荡器是为调制器提供一个载波信号。在发射数据时，待发信号从TXD端发出后，经调制器进行调制，然后将已调信号送到功放级进行放大，再经过T/R转向开关和耦合电路把已调信号加载到电力线上。接收数据时，发射模块发送出的已调信号通过耦合电路和T/R转向开关进入解调器，经解调器解调后提取原始信号，并将原始信号从RXD端送到下一级的数字设备中。

四、PLC技术的优点

电力线无论是在繁华的都市还是落后偏远的乡村都有它们的身影，不用铺设特殊的通信线路就能够进行通讯，大大减少了网络的投资，降低了成本，这无疑让PLC技术有了得天独厚的优势。另外相比较其他通信技术，PLC技术还拥有如下优点：

（1）PLC能够提供高速的传输

利用现有的低压配电网络基础设施，使任意一个正常工作的插座，都可以作为一个工作节点。

（2）范围广

电力线是覆盖范围最广的网络，它的规模是其他任何网络无法比拟的。各大电信运营商可通过PLC轻松地渗透到每个家庭，为免费无线网络普及带来极大发展空间。

（3）节能安全

耗电量仅相当于5W灯泡，而且通过国家无线电监测中心检测，辐射符合国家标准。这主要归功于PLC上网方式只是通过电线为载体传输信号，信号在电线中传输是不耗电的，耗电的只是电力调制解调器设备。

五、PLC技术的弊端

正所谓“白璧微瑕”，PLC技术在拥有诸多优点的同时也不可避免地有些弊端。

（1）由于电力网使用的大多是非屏蔽线，用它来传输数据必然会形成电磁辐射，从而会对其它无线通信造成干扰；除此之外，电力线上网存在不稳定的问题，家用电器产生的电磁波对通信产生干扰，时常会发生一些不可预知的错误。

（2）由于衰减因素仍然存在，不同接入点的带宽是不一样的，如果距离比较远，那么在最远处接入，带宽衰减将非常明显。这将要通过PLC自身产品技术才能解决。

六、总结

其一，电力线上网作为一个新生的事物，虽然面对的是激烈的市场竞争，最近国电科技推出的200Mb/sPLC接入解决方案不仅具有布线简单、电磁辐射低、价格便宜等优点，更在接入带宽和稳定性方面有了重大突破，具有强大的市场竞争力和广泛的市场应用前景。

200Mb/sPLC接入解决方案一旦进入商业化阶段，将会促进电信市场的变革，并给互联网普及带来极大的发展空间。

其二，针对目前高速PLC通信系统中存在的问题，加以研究和克服，这是各国同行们所努力投入和关注的。例如，利用位于中压变电站和低压变电器之间的中压配电网传输高于

10Mb/s信号，越来越被人们所重视。

其三，无论速率提升受到何种程度限制，分布极广。渗透到每个家庭、每座工厂、每幢大楼的电力线资源，充分地将通信潜力能发扬广大，这是人类通信史上重大进步，其前景肯定是光明的。