PLC技術(shù)，俗稱“電力線上網(wǎng)”，英文為Power Line Communication,簡稱PLC，是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號的一種通信方式，以前該技術(shù)只作為長距離調(diào)度的通信手段，隨著Internet技術(shù)的飛速發(fā)展， 利用220V低壓電力線傳輸高速數(shù)據(jù)的價值越來越為人們所重視，因為它具有不用布線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點，被認為是提供“最后一公里”解決方案最具競爭力的技術(shù)之一。
一、 PLC技術(shù)的起源及發(fā)展
英國NORWEB通信公司在1990年就開始對電力載波通信進行研究，1995年，該公司又與加拿大Nortel公司聯(lián)手，共同開發(fā)這項新技術(shù)。1996年9月在CIGRE大會期間向各國代表展示了技術(shù)原理和演示產(chǎn)品，提供了在曼切斯特進行20戶小范圍試驗的錄像資料，傳輸速率達到1Mbps ，利用包交換規(guī)約以及先進的網(wǎng)絡(luò)調(diào)制技術(shù)，可以實現(xiàn)數(shù)字化聲音和數(shù)據(jù)傳輸，但由于資金上的原因，于1999年放棄該項工作；1998年，美國lntelogis公司推出了passPort商業(yè)化PLC產(chǎn)品，用于戶內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，最高速率為350kbps。由于技術(shù)不成熟，亦未能大規(guī)模商用，以使PLC技術(shù)在研究和改進中發(fā)展。到2001年初，PLC專用芯片制造技術(shù)的進展明顯加速，美國lntellon公司用于戶內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的14Mbps芯片達到實用水平；歐洲西班牙DS2公司的芯片速率也達到45Mbps；隨之，許多國家的研究機構(gòu)開展了PLC技術(shù)的研究和開發(fā)，如美國的Intellon、Inari(Intelogis)、ITRAN等公司，韓國的Xeline公司，歐洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的傳輸速率從1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。
瑞士ASCOM公司1998年開始進入PLC技術(shù)研究領(lǐng)域，1999年在德國RWE公司實驗取得成功，2000年與歐洲、東南亞以及拉丁美洲的20個大型企業(yè)或電信運行商聯(lián)合建設(shè)了實驗系統(tǒng)，試驗的用戶數(shù)超過2000個，并全部取得了成功。
德國RWE電力線通信公司（RWE Powerline GmbH）從1997年開始與瑞士ASCOM公司合作開發(fā)PLC產(chǎn)品，1999年漢諾威展覽會上展出了樣機，2000年5月開始進行200戶的現(xiàn)場試驗。2000年11月起在德國埃森RWE Plug公司總部大廳開放PLC演示樣板間。2001春季推出了RWE PowerNet（PLC上網(wǎng)）、RWE PowerSchool（PLC學(xué)校聯(lián)網(wǎng)）和RWE eHome（智能家庭自動化）三項業(yè)務(wù)及相應(yīng)產(chǎn)品。自2001年7月1日起正式開始商用化，致力于德國電力線接入市場的運營、數(shù)字化家居的建設(shè)以及電力線數(shù)字學(xué)校的建設(shè)和運營。RWE電力線寬帶接入產(chǎn)品在德國的Essen(埃森)安裝了1500戶。從而使RWE公司成為世界上首家宣布實現(xiàn)PLC接入系統(tǒng)商業(yè)化運營的企業(yè)，同時德國也是迄今為止世界上唯一允許PLC進入商業(yè)化運行的國家，并頒布了有關(guān)法律（NB30）。RWE公司的PLC接入系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)是上行、下行對稱的，最大為2Mbps，為多用戶共享帶寬；德國電信的ADSL提供的是不對稱服務(wù)，下行為768Kbps, 上行為128 Kbps，為每個用戶專用帶寬。從最高接入速率上看，RWE的PLC系統(tǒng)下行接入速率比ADSL快3倍，上行速率快15倍。和ISDN相比，PLC的接入速率快70倍。2002年RWE計劃推出IP電話業(yè)務(wù)，并深入研究開展視頻會議、視頻點播、網(wǎng)上電視、網(wǎng)上廣播等業(yè)務(wù)。
韓國Xeline公司成立于1999年5月，它的前身是韓國Keyin Telecom公司。主要業(yè)務(wù)是開發(fā)、制造、銷售基于PLC的產(chǎn)品和網(wǎng)絡(luò)解決方案。在2001年3月在德國漢諾威舉辦的CeBIT 2001展覽會上，推出PLC產(chǎn)品解決最后一公里接入、家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用解決方案。在韓國漢城建立了與互聯(lián)網(wǎng)相連接的示范點，實現(xiàn)了同步互聯(lián)網(wǎng)接入的家庭聯(lián)網(wǎng)、文件共享和MP3音樂播送。目前，該公司除在漢城外，還在德國、日本、美國、中國等地建設(shè)了PLC試驗點，產(chǎn)品傳輸速率從1Mbps到32Mbps。
隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，相繼成立了相關(guān)的國際性PLC組織，例如 (HomePlug Powerline Alliance)、電力線通信技術(shù)論壇（PLC Forum）和電力線作為可供選擇的本地接入系統(tǒng)協(xié)會PALAS (Powerline as an Alternative Local Access)等。其中HomePlug電力線聯(lián)盟由思科系統(tǒng)、英特爾、惠普、松下和夏普等13家公司于2001年4月成立，致力于創(chuàng)造共同的家用電線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。美國Advanced Micro Devices(AMD)、美國Conexant Systems、美國Enikia、美國Intellon、美國Motorola、Panasonic、美國S3下屬的Diamond Multimedia、美國Tandy/RadioShack以及美國Texas Instruments等都參加了HomePlug Powerline Alliance。目前，HomePlug電力線聯(lián)盟已有90家公司參與該組織標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，并已制定了第一個標(biāo)準(zhǔn)草案(HomePlug 1.0 specification)。這些組織正在研究PLC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場推進和政府管制政策等問題。
二、PLC產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)和接入原理
電力線不同于普通的數(shù)據(jù)通信線路，當(dāng)作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇闀r，遇到許多干擾：首先，電力線上有許多不可預(yù)料的噪聲和干擾源，如吸塵器、開關(guān)電源、電冰箱、洗衣機等，其次，電力線通訊具有時間上不可控、不恒定的特點。與信號潔凈、特性恒定的Ethernet電纜相比，電力線上接入了很多電器、音響設(shè)備，這些設(shè)備任何時候都可以插入或斷開、開機或關(guān)閉電源，因而導(dǎo)致電力線的特性不斷地變化。為了克服各種干擾，電力線通信系統(tǒng)采用的調(diào)制技術(shù)主要是OFDM（正交頻分復(fù)用）、DMT（多載波調(diào)制）、擴頻及常規(guī)的QPSK，F(xiàn)SK等，為適應(yīng)高速率的傳輸要求，多載波正交頻分復(fù)用將是解決傳輸頻帶利用的有效方法。
OFDM技術(shù)的主要思想就是在頻域內(nèi)將給定信道分成許多正交子信道，在每個子信道上使用一個子載波進行調(diào)制，并且各子載波并行傳輸，這樣，盡管總的信道是非平坦的，也就是具有頻率選擇性，但是每個子信道是相對平坦的，并且在每個子信道上進行的是窄帶傳輸，信號帶寬小于信道的相應(yīng)帶寬，因此就可以大大消除信號波形間的干擾。
OFDM技術(shù)有三個優(yōu)點：
1、可以有效地對抗信號波形間的干擾，適用于多徑環(huán)境和衰落信道中的高速數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)信道中因為多徑傳輸而出現(xiàn)頻率選擇性衰落時，只有落在頻帶凹陷處的子載波以及其攜帶的信息受影響，其他的子載波未受損害，因此系統(tǒng)總的誤碼率性能要好得多。
2、通過各子載波的聯(lián)合編碼，具有很強的抗衰落能力。OFDM技術(shù)本身已經(jīng)利用了信道的頻率分集，如果衰落不是特別嚴(yán)重，就沒有必要再加時域均衡器。通過將各個信道聯(lián)合編碼，則可以使系統(tǒng)性能得到提高。
3、OFDM技術(shù)抗窄帶干擾性很強，因為這些干擾僅僅影響到很小一部分的子信道。
PLC技術(shù)主要包括以下幾個部分組成：
1、電力線網(wǎng)絡(luò)單元(PNU)，它負責(zé)控制電力線網(wǎng)絡(luò)并從單元配電網(wǎng)集成話務(wù)。通過適當(dāng)?shù)?a class="channel_keylink" href="/search.asp">電信干線接口，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�，如以太網(wǎng)或是USB。為了降低成本，這一獨立設(shè)備能夠和PC或其它設(shè)備相集成。
3、耦合設(shè)備(CouplingUnit)是將信號傳入線路并過濾噪音的。目前它還是一個插銷插入電插座的相對獨立的設(shè)備，今后它可能會和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)上運行。
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)化為與一個變壓器相連的大約100到200個用戶。PLC系統(tǒng)能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個用戶，這一比例是足夠的。由PLC技術(shù)支持的客戶，需要具備一個技術(shù)條件，具有很強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PLC Modem聯(lián)結(jié)到戶內(nèi)電源插座，通過電力線聯(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PLC-Modem，不用撥號，就能在線地接收和發(fā)送Internet信息。
三、電力線上網(wǎng)的優(yōu)缺點
用電力線作家庭總線有其顯著的優(yōu)點：成本低、施工方便、一線兩用，價格低廉，延伸方便。電力線在家庭、公司及各種場所處處可達，比電纜甚至是固定電話網(wǎng)絡(luò)更是廣泛。例如，用戶能自由選擇在家中任何有電插座的角落上網(wǎng)，用量多大都不必擔(dān)憂電話費，也不用花錢鋪設(shè)更多電話線。一個民用220V線路的變壓器只覆蓋一定范圍內(nèi)的用戶，所以在同一條電力線上的資源不會因為用戶太多而降低效率。在用戶較少的情況下，可以把幾個變壓器線路區(qū)域內(nèi)的用戶聯(lián)在一起，提高服務(wù)器的利用率；如果用戶增多了，不同變壓器區(qū)域內(nèi)的用戶又可以分開，使用本區(qū)域的主服務(wù)器，可使資源的利用率始終保持在較高的水準(zhǔn)。
電力線傳輸所存在明顯的缺點就是噪聲大和安全性低的問題。盡管電力線可以作為高速通信的一種備選介質(zhì)，但電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施并不具備提供高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的功能，而且，使用電力線來進行通信經(jīng)常會發(fā)生一些不可預(yù)知的錯誤。家庭電器產(chǎn)生的電磁波會對通信產(chǎn)生干擾，這種聯(lián)網(wǎng)方式也會影響短波收音機等。另外，供電網(wǎng)上網(wǎng)服務(wù)，是一種 "共享帶寬" (shared bandwidth)的技術(shù)，用戶上網(wǎng)時的速度，取決于當(dāng)時會有多少用戶上網(wǎng)。如果很多用戶同時上網(wǎng)，傳輸速度相對就較慢。
四、我國PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國研究PLC技術(shù)起步較晚，但發(fā)展速度較快。中國電力科學(xué)研究院自1997年開始研究PLC技術(shù)，主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng)，傳輸速率較低。1998年開發(fā)出樣機，并通過了試驗室功能測試，1999年在現(xiàn)場進行試運行，獲得了產(chǎn)品登記許可。1999年5月開始進行PLC系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。主要對我國低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進行了測試，并對測試結(jié)果進行了數(shù)據(jù)處理和分析，基本取得了我國低壓配電網(wǎng)傳輸特性和參數(shù)，為進行深入研究和系統(tǒng)開發(fā)提供依據(jù)。2000年開始引進國外的PLC芯片，研制了2Mbps的樣機，2001年下半年在沈陽供電公司進行了小規(guī)�，F(xiàn)場試驗，實驗效果良好，并于6月20日在沈陽通過驗收。驗收委員會通過現(xiàn)場檢測認為，該實驗從中國配電網(wǎng)的實際傳播特性出發(fā)，對電力線通信技術(shù)的理論、實際應(yīng)用和工程技術(shù)進行了開創(chuàng)性研究，在國內(nèi)率先研制成功2Mbps和14Mbps高速電力線通信系統(tǒng)，建立了我國第一個電力線寬帶接入實驗網(wǎng)絡(luò)；實現(xiàn)了自家庭至配電開關(guān)柜的高速電力線數(shù)據(jù)通信，并將辦公自動化系統(tǒng)延伸至家庭。該實驗的成功標(biāo)志著我國已經(jīng)全面掌握了高速電力線通信的核心技術(shù)，具備了研制生產(chǎn)這種技術(shù)實用化設(shè)備的能力。據(jù)悉，今年年底以前將建成200戶的試驗網(wǎng)絡(luò)。
深圳國電科技有限公司是國家電力公司直屬企業(yè)，2000年初就開始研制戶內(nèi)PLC產(chǎn)品，目前，采用美國Intellon公司的14Mbps芯片研制的用于戶內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的PLC產(chǎn)品也在小范圍試驗。下一步準(zhǔn)備采用DS2公司的45Mbps芯片，研制傳輸速率達到20Mbps的戶內(nèi)PLC聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
福建省電力公司科技部2000年初立項，研究利用PLC技術(shù)控制家用電器的科技項目，2001年取得了一定進展，采用傳輸速率為10Kbps的PLC模塊，可控制家用熱水器、DVD等家電的開啟。目前，采用美國Intellon公司14Mbps芯片，正在研發(fā)傳輸速率達到10Mbps的PLC戶內(nèi)家電控制產(chǎn)品。
國電通信中心為落實國電公司領(lǐng)導(dǎo)對PLC技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用進行統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理的要求，在國電公司科環(huán)部的支持下，加快了PLC技術(shù)應(yīng)用的推進速度，于2001年9月在國家電力公司宿舍區(qū)建立了PLC實驗室，組織國內(nèi)外PLC廠商的產(chǎn)品，分別進行測試試驗。首先采用韓國Xeline公司研制開發(fā)的32Mbps芯片的PLC組網(wǎng)設(shè)備，在北京居民小區(qū)進行Internet的接入試驗，在高層建筑（16層—23層）的14戶居民家中安裝了PLC調(diào)制解調(diào)器，每戶居民均實現(xiàn)了通過電力線上Internet網(wǎng)，試驗網(wǎng)絡(luò)運行穩(wěn)定，家電的使用對上網(wǎng)基本沒有影響，上網(wǎng)靜態(tài)畫面穩(wěn)定，動態(tài)畫面流暢，網(wǎng)頁登陸速度快，上網(wǎng)桌面速率達到2Mpbs，用戶反映良好。目前，試驗正在逐步擴大用戶數(shù)量。
預(yù)計未來數(shù)年，隨著高速上網(wǎng)愈來愈普及，新技術(shù)將把電線、無線和電話線這三種技術(shù)合而為一，讓使用者通過高速網(wǎng)絡(luò)連線，輕松將計算機、各種電子裝置、安全系統(tǒng)和家電串連成家庭網(wǎng)絡(luò)。
其它信息：
1、國電通信中心于2002年4月10日發(fā)出了電通總綜[2002]36號《關(guān)于加強電力線通信技術(shù)研究開發(fā)和試驗工作管理的通知》的文。主要內(nèi)容摘錄如下：國家電力公司系統(tǒng)的PLC推進工作由科技環(huán)保部牽頭，國電通信中心承擔(dān)統(tǒng)一組織協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各網(wǎng)省公司及科研院所開展技術(shù)研發(fā)、現(xiàn)場試驗等工作。PLC推進工作的戰(zhàn)略部署是：由國電通信中心先行試驗，摸索經(jīng)驗，打下基礎(chǔ)，然后再向系統(tǒng)全面推廣。
目前，PLC技術(shù)在我國的應(yīng)用還處在試驗階段，還未形成適合我國國情的成熟產(chǎn)品，存在著缺陷和問題。PLC產(chǎn)品的研發(fā)、推廣和應(yīng)用涉及政策法規(guī)、電網(wǎng)安全、電磁兼容、技術(shù)體制、準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等多方面的問題。對PLC產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣既要積極，又要慎重。因此，各網(wǎng)省公司對PLC推進工作的復(fù)雜性、系統(tǒng)性要有深深刻認識，不可急于求成，盲目進行自主開發(fā)和試驗。在電力體制改革的關(guān)鍵時刻，要首先確保電力生產(chǎn)的安全穩(wěn)定運行和廣大電力用戶的安全，因此，PLC推進工作就更需要加強統(tǒng)一組織和管理。另外，還必須防止重復(fù)引進、重復(fù)試驗造成浪費。鑒于上述原因，現(xiàn)再次強調(diào)各單位不得隨意引進和進行PLC產(chǎn)品的試驗。
2、國家電力公司科技環(huán)保部提供的消息：2002年6月20日，國家電力公司在沈陽對中國電力科學(xué)研究院和沈陽供電公司共同承擔(dān)的國家電力公司重點科技項目“低壓配電網(wǎng)（380/220V）復(fù)合通信方式研究”組織了驗收。該項目的成功完成，標(biāo)志著我國已經(jīng)基本掌握了電力線高速通信的核心技術(shù)，具備了研制和生產(chǎn)實用化電力線高速通信設(shè)備的能力，為國家電力公司開發(fā)電力線信息資源奠定了基礎(chǔ)。該項目在國內(nèi)率先研制開發(fā)出2Mb/s和14Mb/s電力線高速通信系統(tǒng)，并于2001年8月在沈陽建立了我國第一個電力線寬帶接入小區(qū)。該小區(qū)實現(xiàn)了自用戶家庭至配電開關(guān)柜的高速電力線數(shù)據(jù)通信，為用戶提供通過企業(yè)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)訪問因特網(wǎng)，以及收費、公告、視頻點播等在內(nèi)的數(shù)字化小區(qū)服務(wù)，并將辦公自動化系統(tǒng)延伸至職工家庭。實際測試結(jié)果表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，傳輸速率高，抗電網(wǎng)波動能力強。驗收委員會通過現(xiàn)場檢查和測試后認為：該項目對低壓配電網(wǎng)電力線通信技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用，進行了開創(chuàng)性的研究工作。
