張保會(huì) 劉海濤 陳長(zhǎng)德 （西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院）
1．引言
人們對(duì)信息的多種需求：隨著２１世紀(jì)信息社會(huì)的到來(lái)，社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、教育普及、環(huán)境保護(hù)等都對(duì)通信提出了新的、更高的要求。日本人把信息社會(huì)對(duì)通信的要求歸結(jié)為4W1H，即：
Who——不管誰(shuí)或與誰(shuí)進(jìn)行通信（自由性、選擇性）；
What——不管用什么手段（方式）通信（業(yè)務(wù)多樣性）；
When——不管在什么時(shí)間通信（不受時(shí)間限制）；
Where——不管在哪里通信、與哪里通信（不受通信地點(diǎn)環(huán)境和距離限制）；
How——不管怎樣進(jìn)行通信（操作方便、簡(jiǎn)易、實(shí)時(shí)、自然、安全、可靠）。
而且隨著社會(huì)信息化程度的提高，大家越來(lái)越認(rèn)識(shí)到信息的重要性，人們對(duì)信息的需求已從單純的數(shù)據(jù)信息向交互式多媒體信息發(fā)展。因而人們迫切希望獲得大容量和高速率的數(shù)據(jù)、視頻、圖像、語(yǔ)音等高質(zhì)量的服務(wù),但這是傳統(tǒng)的接入方式所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。所以,使用新一代的接入網(wǎng)技術(shù)和建立新的接入網(wǎng)是當(dāng)前通信領(lǐng)域面臨的新課題。
多種信息融合后的經(jīng)濟(jì)與方便性：在日常生活中，人們?yōu)榱朔奖懵?lián)系與交流，要安裝電話，攜帶手機(jī)和BP機(jī)；為了娛樂(lè)，要有一臺(tái)電視機(jī)用于接收視頻信息；還要有一臺(tái)計(jì)算機(jī)用于進(jìn)入國(guó)際互連網(wǎng)。為此，我們需要向幾家不同的公司繳納費(fèi)用。信息為社會(huì)服務(wù)的實(shí)質(zhì)是流通（共享），然而，由于歷史的原因，人們將信息按它的某種表現(xiàn)形式的不同，分為語(yǔ)音，數(shù)據(jù)和圖象，并為之設(shè)計(jì)了三套不同的傳輸設(shè)施，處理設(shè)備、接收和傳送終端，甚至形成了不同的行業(yè)，這顯然對(duì)信息的流通和共享造成了阻礙。而數(shù)字技術(shù)的全面采用可以使電話、數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)信息都可以采用統(tǒng)一的數(shù)碼傳輸、交換和分配。在未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)傳送平臺(tái)上，業(yè)務(wù)信息的種類將不再重要，網(wǎng)絡(luò)將"一視同仁"�；谌嵝赃B結(jié)技術(shù)的寬帶IP，必然要成為通信的主流和基礎(chǔ)網(wǎng)。
利用電力網(wǎng)承載各種信息接入網(wǎng)的可能性：1997年以來(lái)，電力線通信發(fā)展迅速，速率也越來(lái)越高。這種可讓高速數(shù)據(jù)流在低壓配電網(wǎng)的導(dǎo)線和基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞的技術(shù)一般被稱為數(shù)字配電線載波技術(shù)（DPL — Digital power line）。從電力線載波的發(fā)展來(lái)看，目前2-3Mb/s速率的芯片已經(jīng)問(wèn)世，而10Mb/s的芯片將于年內(nèi)推出，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了ADSL-1的1.536Mb/s的標(biāo)準(zhǔn)。但DPL這項(xiàng)新技術(shù)，至少在最近兩年內(nèi)，將是一項(xiàng)相對(duì)比較昂貴的選擇方案。專家們預(yù)計(jì)，這種利用公共電網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，將會(huì)大范圍的引入許多基于因特網(wǎng)的應(yīng)用，如電子商務(wù)、遠(yuǎn)程操作、網(wǎng)絡(luò)廣播、娛樂(lè)業(yè)和IP電話。而電力公司開(kāi)展這方面業(yè)務(wù)所需投入的費(fèi)用和其它寬帶數(shù)據(jù)接入系統(tǒng)相比要低的多。不愿實(shí)施該項(xiàng)業(yè)務(wù)的電力公司還可出租資源，向準(zhǔn)備采用其網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)的公司收取費(fèi)用。
2．電話、電腦、電視接入網(wǎng)及電力信息網(wǎng)對(duì)信道速率的要求
目前，隨著Internet帶寬的持續(xù)增加，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注從高速網(wǎng)絡(luò)到遠(yuǎn)程的辦公室和家庭用戶“最后一公里”的網(wǎng)絡(luò)傳輸瓶頸問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題用戶迫切希望解決，廠家也非常想通過(guò)新技術(shù)、新產(chǎn)品分享這個(gè)面向千千萬(wàn)萬(wàn)用戶的廣大市場(chǎng)。電話網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)都形成了解決方案，有關(guān)廠家都試圖利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，以自己的相對(duì)優(yōu)勢(shì)技術(shù)爭(zhēng)奪用戶。此外，電力公司也開(kāi)始將其公共電力線路作為交互數(shù)據(jù)通信載體，向用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)，這就是所謂的接入網(wǎng)技術(shù)。
目前等待解決的問(wèn)題是如何能夠使現(xiàn)有的接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視象在內(nèi)的綜合接入。
數(shù)字電話的發(fā)展、組網(wǎng)方式及對(duì)信道的要求：從技術(shù)的角度講，語(yǔ)音使用電路交換機(jī)制（CircuitSwitching），而數(shù)據(jù)使用分組交換服務(wù)（PacketSwitching）。因?yàn)榧夹g(shù)上的優(yōu)劣對(duì)比，電話網(wǎng)一直堅(jiān)持使用昂貴的電路交換以期獲得連續(xù)的、可保障質(zhì)量的語(yǔ)音通信，而計(jì)算機(jī)則義無(wú)反顧地選擇了分組交換作為突發(fā)數(shù)據(jù)通信的至上法寶。然而，今天的情況稍許發(fā)生了改變。驅(qū)動(dòng)因素有二：其一，全球互聯(lián)網(wǎng)Internet增長(zhǎng)迅速、PC普及勢(shì)不可擋，數(shù)據(jù)信息正在成為人們的必需品；其二，數(shù)據(jù)通信技術(shù)日益成熟，以分組交換機(jī)制在公共網(wǎng)絡(luò)上傳輸話音已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。
傳統(tǒng)的模擬式電話占用64Kb/s傳輸帶寬。而理論和實(shí)驗(yàn)都已證明，使用音頻壓縮技術(shù)的IP電話，16kb/s的速率已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)非常好的音頻質(zhì)量。所謂IP就是Internet Protocol，即Internet協(xié)議，通過(guò)Internet協(xié)議進(jìn)行電話語(yǔ)音傳輸?shù)姆绞浇y(tǒng)稱為IP電話。它將普通電話的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行壓縮打包處理，通過(guò)Internet進(jìn)行傳輸，到達(dá)對(duì)方后再進(jìn)行解壓，還原成模擬信號(hào)，對(duì)方通過(guò)電腦、普通電話機(jī)等設(shè)備進(jìn)行接聽(tīng)。但由于運(yùn)用了壓縮、打包、還原技術(shù)，所以目前所有的IP電話都有延遲現(xiàn)象。而對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，國(guó)際長(zhǎng)途本身就有延遲，所以用戶完全可以接受。
IP電話與傳統(tǒng)電話具有明顯區(qū)別。IP技術(shù)允許多個(gè)用戶共用同一帶寬資源，改變了傳統(tǒng)電話由單個(gè)用戶獨(dú)占一個(gè)信道的方式，節(jié)省了用戶使用單獨(dú)信道的費(fèi)用。其次，由于技術(shù)和市場(chǎng)的推動(dòng)，將語(yǔ)音轉(zhuǎn)化成IP包的技術(shù)已變得更為實(shí)用、便宜，同時(shí)，IP電話的核心元件之一數(shù)字信號(hào)處理器的價(jià)格在下降，從而使電話費(fèi)用大大降低，這一點(diǎn)在國(guó)際電話通信費(fèi)用上尤為明顯，這也是IP電話迅速發(fā)展的重要原因。
Internet網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)速率的要求： 進(jìn)入90年代中期以來(lái)，因特網(wǎng)業(yè)務(wù)量的增長(zhǎng)已構(gòu)成數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的主要增長(zhǎng)因素，到2000年用戶數(shù)將可能達(dá)到3億～5億左右。1990年到2000年這10年間，用戶數(shù)增長(zhǎng)了大約2個(gè)量級(jí)。除了用戶數(shù)量的指數(shù)式增長(zhǎng)外，業(yè)務(wù)帶寬也呈現(xiàn)了指數(shù)式增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。例如在1990年左右，主要業(yè)務(wù)是E-mail，帶寬僅1kb/s左右；到了1995年，主要業(yè)務(wù)成為Web瀏覽，所用的帶寬已增長(zhǎng)到大約50kb/s；到2000年左右，活動(dòng)圖像將成為重要業(yè)務(wù)，所占用的帶寬可達(dá)5Mb/s。10年間，業(yè)務(wù)帶寬的增長(zhǎng)可達(dá)4個(gè)量級(jí)。兩者的結(jié)合使IP所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬急劇增長(zhǎng)，形成了新時(shí)期網(wǎng)絡(luò)帶寬的主要驅(qū)動(dòng)力量。網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)主要包括：
1)大量低延時(shí)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用（如Web瀏覽、LAN）需要高帶寬。
——諸如Web瀏覽的典型帶寬可從數(shù)百kb/s到數(shù)Mb/s，而LAN的典型帶寬可從數(shù)Mb/s到上百M(fèi)b/s。
2)本身帶寬窄，但通信量極大的業(yè)務(wù)應(yīng)用（如電話、Email）也需要很高的網(wǎng) 絡(luò)帶寬，而且除了電話業(yè)務(wù)特別是蜂窩移動(dòng)電話業(yè)務(wù)在繼續(xù)增長(zhǎng)外，目前Email的附件規(guī)模正變得越來(lái)越大。
3)固有的寬帶應(yīng)用（如圖像、文件備用）更需要高帶寬。
有線電視網(wǎng)的技術(shù)需求：多媒體技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展，使視頻圖象的網(wǎng)絡(luò)傳輸成為可能。傳統(tǒng)意義的視頻，是使用模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，占用通訊線路帶寬大，而且開(kāi)放性差。例如：標(biāo)準(zhǔn) PAL制電視信號(hào)進(jìn)行采樣后的 4:2:2格式總碼流率可達(dá)：165.888Mb/s。數(shù)字視頻，將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。經(jīng)過(guò)壓縮、打包處理后的數(shù)字信號(hào)的傳輸，是可以保證沒(méi)有差錯(cuò)的，并大大降低了要求的傳輸速率。例如，傳輸MPG－1方式的普通電視信號(hào)，要求速率為120～140kb/s；傳輸相當(dāng)于S－VSH的MPG－2電視信號(hào)，要求500kb/s的速率；傳輸雙工或更高質(zhì)量的信號(hào)，對(duì)帶寬的要求還要高。另外，視頻傳輸對(duì)延遲及延遲抖動(dòng)要求較高。所以，視頻傳輸不但要有較寬的帶寬,還要有較好的穩(wěn)定性和可伸縮性。數(shù)字化后的視頻流可以被通過(guò)各種手段連接在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)共享。
網(wǎng)絡(luò)上傳輸視頻，近年來(lái)發(fā)展迅速，現(xiàn)有的視頻標(biāo)準(zhǔn)有MPEG1、MPEG2和MPEG4，目前正在制定MPEG7標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)2001年正式推出。這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)為傳輸通訊、壓縮制定了標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議。例如：MPEG1（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)11172）目標(biāo)是產(chǎn)生1.2Mb/s的視頻錄象質(zhì)量輸出(NTSC352*240)。非壓縮視頻單獨(dú)就可以達(dá)到472Mb/s，而使用它后可以降到1.2Mb/s。
目前，網(wǎng)上已經(jīng)開(kāi)通了部分廣播和電視，包括點(diǎn)播和實(shí)時(shí)播放。比如在中國(guó)，www.99g1.com上提供了很多的音頻和視頻的點(diǎn)播，而已經(jīng)開(kāi)通的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)播放的廣播電臺(tái)/電視臺(tái)有60多家。比如中央電視臺(tái)-1、湖南衛(wèi)視、上海東方電臺(tái)等。據(jù)筆者收聽(tīng)的結(jié)果，實(shí)時(shí)廣播使用16kb/s~20kb/s的速率，收聽(tīng)的效果較好。 而電視臺(tái)由于需要的帶寬原因，效果并不理想。據(jù)筆者收視的結(jié)果，湖南衛(wèi)視實(shí)時(shí)播放速率為20kb/s。中央電視臺(tái)-1收視為55kb/s。比如1999年的春節(jié)晚會(huì)可以從網(wǎng)上點(diǎn)播收看，平均速率為51kb/s，效果不理想。當(dāng)然，這是RealPlayer自動(dòng)根據(jù)傳輸速率進(jìn)行了調(diào)整的結(jié)果，顯然，速率越高，收視的效果就越好。從教育網(wǎng)內(nèi)視頻點(diǎn)播來(lái)看，如果有150kb/s~220kb/s的帶寬，就會(huì)有很好的收看效果。所以，要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上的直播，解決帶寬是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
電力系統(tǒng)本身對(duì)信息的需求越來(lái)越多： 隨著電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)的來(lái)臨，國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)對(duì)電力信息的需求量日益增大，峰谷電價(jià)、實(shí)時(shí)電價(jià)、智能化電表的發(fā)展，都需要實(shí)時(shí)的電力信息傳遞。這里最重要的變化是電能與貨幣間的轉(zhuǎn)換不再是線性關(guān)系。如果沒(méi)有電力信息的實(shí)時(shí)交換，電力經(jīng)營(yíng)將難以進(jìn)行。構(gòu)建面向千家萬(wàn)戶的電力信息系統(tǒng)擺在電力工程界的面前。是重鋪信道、租用電話信道，還是利用電力線路、電力網(wǎng)絡(luò)資源構(gòu)建電力信息網(wǎng)絡(luò)的接入網(wǎng)，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是值得反復(fù)權(quán)衡的重大問(wèn)題。
3．配電線電力載波的發(fā)展及寬帶通信的未來(lái)
用電力網(wǎng)組成“四網(wǎng)合一”接入網(wǎng)的方便、經(jīng)濟(jì)性： 電力網(wǎng)絡(luò)是世界上已有最廣的有線網(wǎng)絡(luò)，電力網(wǎng)絡(luò)比任何其他的有線通信網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定和現(xiàn)代化。而且分析各種功能的網(wǎng)絡(luò)，其中電力網(wǎng)絡(luò)對(duì)人們的生活是必不可少的，無(wú)論普及率和牢固程度都是其它電腦、電話和電視網(wǎng)絡(luò)所不及的，如果充分利用現(xiàn)成的電力網(wǎng)絡(luò)承載電話、電腦和電視網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)，無(wú)疑是最為方便和簡(jiǎn)潔的。不僅電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)進(jìn)行電能的交易、管理需要它，人們?nèi)粘Ｉ畹?a class="channel_keylink" href="/search.asp">信息化也需要它。
配電網(wǎng)載波技術(shù)的最新突破: 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電力線載波技術(shù)已經(jīng)獲得了重大突破。1997年10月，英國(guó)聯(lián)合電力公司的通信子公司Norweb公司與加拿大Nortel公司聯(lián)合宣布已經(jīng)解決了電力抗干擾等問(wèn)題。 1998年夏天，Norweb 公司已為英格蘭西北部的2000個(gè)居民和商業(yè)用戶提供通過(guò)電力線的因特網(wǎng)服務(wù)，速率達(dá)到了1Mb/s，比現(xiàn)行的ISDN高10倍。1999年3月11日，德國(guó)RWE能源股份有限公司和瑞士阿斯克姆（Ascom）公司在德國(guó)萊錫林根向公眾展示利用電力網(wǎng)線傳送電話和數(shù)據(jù)的技術(shù)，用戶通過(guò)低壓電力線以高于現(xiàn)在ISDN 20倍的速率在因特網(wǎng)上傳輸和瀏覽數(shù)據(jù)。1999年4月，一家以色列公司和一家美國(guó)公司也宣布，他們也正在聯(lián)合開(kāi)發(fā)借助公共電力網(wǎng)傳送因特網(wǎng)數(shù)據(jù)的新技術(shù)，1999年內(nèi)將使因特網(wǎng)傳輸速率由50Kb/s提高到1.5Mb/s，未來(lái)一兩年內(nèi)提高到10Mb/s。
電磁場(chǎng)載波技術(shù)的最新報(bào)道：1997年以來(lái)，電力線通信發(fā)展迅速，速率也越來(lái)越高。而美國(guó)Media Fusion公司更于1998年提出了一個(gè)充滿激情的想象，“無(wú)限帶寬的接入就在墻上的電力插座”、“最快最廣闊的網(wǎng)絡(luò)早以就位”。并提出它的傳輸速率將是2.5Gb/s。
美國(guó)物理學(xué)家William Luke Stewart提出了一種新的技術(shù)，利用電力線周圍存在的磁場(chǎng)，以接近光速的速率傳遞聲音、視頻和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)。雖然自從十九世紀(jì)90年代以來(lái)，科學(xué)家就在尋找方法利用電力線傳遞信息，但不同的是，Stewart是利用電力線在傳輸電能時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)作為波導(dǎo)，利用微波激光激射器（maser）來(lái)接入數(shù)據(jù)。Stewart的理論聽(tīng)起來(lái)象科幻小說(shuō)，但他的技術(shù)一旦變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這將是自Alexander Graham Bell以來(lái)在通信領(lǐng)域最重要的進(jìn)展。
“四網(wǎng)合一”實(shí)現(xiàn)的可能性：目前，利用新的電力線通信（PowerLine Telecommunication）在國(guó)外已經(jīng)成為一項(xiàng)熱門的技術(shù)。在互連網(wǎng)上有很多類似的技術(shù)論壇。比如PTF，PLCForum等等。PTF提出了三個(gè)目標(biāo)：數(shù)字品質(zhì)的語(yǔ)音電話；速率高于1Mb/s的互連網(wǎng)接入；家庭自動(dòng)化中的智能服務(wù)。
利用公用配電網(wǎng)絡(luò)承載數(shù)字語(yǔ)音和數(shù)據(jù)交換的研究在技術(shù)上已取得突破性進(jìn)展。在管理體制上，電信經(jīng)營(yíng)打破壟斷、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)，制訂互聯(lián)法規(guī)、規(guī)范市場(chǎng)行為已成為國(guó)際潮流。1990年法國(guó)電信政企分開(kāi)，開(kāi)放增值業(yè)務(wù)和用戶設(shè)備市場(chǎng)。1991年澳大利亞修改電信法，電信基本業(yè)務(wù)放開(kāi)經(jīng)營(yíng)，實(shí)行競(jìng)爭(zhēng)。1993年加拿大通過(guò)新的電信法，1996年美國(guó)新電信法通過(guò)，全部放開(kāi)電信市場(chǎng)。1997年有67個(gè)國(guó)家和地區(qū)在WTO全球電信貿(mào)易自由化協(xié)議上簽字，統(tǒng)一互相開(kāi)放電信市場(chǎng)。
在世界電信市場(chǎng)放開(kāi)經(jīng)營(yíng)的新形勢(shì)下，各國(guó)電力部門利用自己擁有的通信網(wǎng)，以特有的資源優(yōu)勢(shì)、最少的投資、最快的速度，采用最新的技術(shù)，占領(lǐng)市場(chǎng)。英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司于1993年5月成立了ENERGIS通信網(wǎng)絡(luò)公司，僅用2年時(shí)間就建成了全世界第一個(gè)全部使用SDH傳輸技術(shù)、架設(shè)在400KV輸電桿塔上的骨干光纖網(wǎng)絡(luò)，以最新的技術(shù)和最可靠的網(wǎng)絡(luò)及最優(yōu)惠的價(jià)格贏得了同英國(guó)BBC廣播公司為期10年的合同，為其傳送BBC1、BBC2兩套電視節(jié)目和兩套無(wú)線電臺(tái)的廣播節(jié)目，成為英國(guó)最富競(jìng)爭(zhēng)力的三大電信公司之一。韓國(guó)電力公司于1992年成立韓國(guó)電力數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)公司，裝有總長(zhǎng)度為2700公里的架空地線復(fù)合光纜（OPGW），主要面向社會(huì)經(jīng)營(yíng)因特網(wǎng)業(yè)務(wù)，有線電視傳輸業(yè)務(wù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)抄表業(yè)務(wù)及向有關(guān)部門出租OPGW寬帶容量業(yè)務(wù)。在芬蘭和瑞典的電力公司，也都利用電力信息資源的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)營(yíng)電信業(yè)務(wù)和出租電信資源。
在美國(guó)，電力系統(tǒng)通信已成為“信息高速公路”計(jì)劃的一個(gè)主要組成部分。全美電力部門已建成13000公里以上的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，其中大部分是架空地線復(fù)合光纜（OPGW）、架空地線纏繞光纜（GWWOP）和全絕緣自承式光纜（ADDS）。其中一部分光纜芯線留給電力系統(tǒng)自己使用，另一部分芯線租給AT&T和MCI公司使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
在我國(guó)，國(guó)務(wù)院于1993年12月正式批準(zhǔn)由原電子工業(yè)部、電力工業(yè)部和鐵道部共同組建中國(guó)聯(lián)合通信有限公司，簡(jiǎn)稱“中國(guó)聯(lián)通”，被授予電信基本業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)權(quán)。在國(guó)務(wù)院的批復(fù)文件中明確規(guī)定要通過(guò)對(duì)電力和鐵道兩個(gè)專用通信網(wǎng)挖潛、改造和擴(kuò)容，在保證專網(wǎng)部門使用的前提下，將富裕能力向社會(huì)提供長(zhǎng)、市話服務(wù)。電力部門在中國(guó)聯(lián)通的建設(shè)和發(fā)展中已經(jīng)發(fā)揮了自身的優(yōu)勢(shì)，如為北京、天津、上海、武漢、青島等地的GSM工程提供部分基站場(chǎng)所和桿塔、管道資源。還為中國(guó)聯(lián)通實(shí)現(xiàn)北京、天津、上海和廣州四個(gè)城市的GSM手機(jī)漫游提供了長(zhǎng)途通道。
從以上的分析，我們有理由認(rèn)為，如果能夠提高電力線載波的速率和帶寬，實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)合一”無(wú)論在技術(shù)上還是管理體制上都是有可能的。
4．“四網(wǎng)合一”的構(gòu)成框架及關(guān)鍵技術(shù)
（1）構(gòu)成框架
下圖是采用低壓配電電力線載波技術(shù)實(shí)現(xiàn)“四網(wǎng)合一”的一個(gè)框圖。在用戶端信息數(shù)據(jù)從電力線通過(guò)耦合適配器與工頻電力分離，并通過(guò)電纜進(jìn)入DPLC Modem。DPCL Modem（數(shù)字電力線載波通信調(diào)制解調(diào)器）有五個(gè)接口，其余四個(gè)接口分別接電話、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)線、和用戶自動(dòng)化信息。其中計(jì)算機(jī)通過(guò)Ethernet網(wǎng)卡后通過(guò)網(wǎng)線接到DPLC Modem。在變電站側(cè)，信息數(shù)據(jù)從電力線通過(guò)耦合適配器與工頻電力分離，并通過(guò)電纜進(jìn)入DPLC Modem，然后將各種信息分離，其中用戶信息與用戶自動(dòng)化管理系統(tǒng)相連，電話信息通過(guò)交換機(jī)接線架后進(jìn)入程控交換機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)信息與視頻信息進(jìn)入DPLCAM。DPLCAM（數(shù)字電力線載波通信接入多路復(fù)用交換設(shè)備）收集多個(gè)DPLC Modem來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)信息并與Internet相連。DPLCAM還接有服務(wù)器，進(jìn)行信息管理。
“四網(wǎng)合一”的框架
Frame of “Four Networks One Platform”
�。�2）提高速率及拓展帶寬
通信的最大速率和帶寬之間有著密切的聯(lián)系。1948年香農(nóng)應(yīng)用信息理論推導(dǎo)出了噪聲信道的最大數(shù)據(jù)速率。
在通信通道中的熱噪聲一般用信噪比S/N表示。香農(nóng)指出在一帶寬為B Hz的噪聲受限的通道中最大數(shù)據(jù)速率和最大信噪比的關(guān)系為：
最大數(shù)據(jù)速率=Blog2（1+S/N）b/s
要超越這個(gè)結(jié)論，會(huì)被認(rèn)為是想發(fā)明永動(dòng)機(jī)。
因此，要想提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，就必須提高通信的帶寬。比如在英國(guó)Norweb與加拿大的Nortel聯(lián)合開(kāi)發(fā)的DPL技術(shù)中，就利用2.2～6MHz頻段的一個(gè)封裝交換的通訊規(guī)約。而利用現(xiàn)有的電話線實(shí)現(xiàn)高速接入網(wǎng)的ADSL技術(shù)，也是在現(xiàn)有的銅質(zhì)電話線路上采用較高的頻率及相應(yīng)調(diào)制技術(shù)，來(lái)獲得高傳輸速率。在ADSL中，話音所占頻帶為0－4KHz；ADSL調(diào)制頻帶為4.4KHz－1MHz。因此，滿足現(xiàn)代高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，必須通過(guò)使用超出CENELCE的標(biāo)準(zhǔn)之外的更高的頻帶才可能實(shí)現(xiàn)，利用高頻是提高傳輸速率一個(gè)關(guān)鍵。
另外低壓配電網(wǎng)絡(luò)并不是為電力線傳輸數(shù)據(jù)或平衡不同建筑內(nèi)的負(fù)荷特地設(shè)計(jì)的。噪音和低壓配電網(wǎng)絡(luò)阻抗的變化將導(dǎo)致衰減和惡劣的信號(hào)傳輸。應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)絡(luò)的任何通訊方法的帶寬和數(shù)據(jù)速率，不管它用于中繼還是接收都將是非常苛刻的。利用電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信的這項(xiàng)技術(shù)的目的是將電力用戶至向其供電的變電站的配電線路設(shè)施轉(zhuǎn)換成本地網(wǎng)LAN，該技術(shù)的突破點(diǎn)在于如何防止電力線上的噪聲干擾通信信號(hào)。
目前國(guó)際上在這些問(wèn)題的處理上都應(yīng)用了以VLSI（超大規(guī)模集成電路）技術(shù)為基礎(chǔ)的DSP技術(shù)和先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)方法，例如：OFDM（正交頻分復(fù)用）、MCM（多載波調(diào)制）等。
�。�3）信息的耦合與翻越
信息的耦合器件應(yīng)是一個(gè)有三個(gè)出口的單元。它包括一個(gè)載波電力線入口，一個(gè)高頻通信信號(hào)的出口，和一個(gè)輸出電力出口。它里面應(yīng)含有一個(gè)阻波器阻擋高頻信號(hào)進(jìn)入用戶用電設(shè)備，保證只有低頻電力的輸出。它還應(yīng)有一個(gè)高通濾波器，使高頻信號(hào)可以從通信出口輸出。同時(shí)耦合器件還必須含有阻抗匹配的功能，來(lái)改善網(wǎng)絡(luò)的頻譜特性。所以信息與電力線耦合器件所起的作用，一是實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)與配電電力線的耦合，二是使高頻信號(hào)能夠在低壓配電線上高速傳輸，三是使網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的頻譜特性。
信息過(guò)變壓器是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，因?yàn)楦哳l信息在變壓器受到阻擋。這時(shí)應(yīng)有相應(yīng)的手段使信息越過(guò)變壓器，比如采用旁路電容，使用額外的電纜，或是采用相應(yīng)的無(wú)線裝置等，使信息能夠越過(guò)變壓器。更多的則是在變電站一般設(shè)有信息處理局部中心，處理后的信息接入不同的電話網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和電力信息網(wǎng)。
�。�4）與各主干網(wǎng)的接口及規(guī)約
電力載波信息網(wǎng)與公眾電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)和因特網(wǎng)的接口一般都在配電變電站內(nèi)。變電站里載波信息網(wǎng)的中央交換局端模塊包括在中心位置的DPLC Modem和接入多路復(fù)合系統(tǒng)，DPLC Modem又被稱為DTU－C（DPLC Transmission Unit－Central）。接入多路復(fù)合系統(tǒng)把各個(gè)DPLC Modem組合成一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，也被稱作“DPLCAM”（DPLC Access Multiplexer）。載波信息網(wǎng)的調(diào)制解調(diào)器有兩個(gè)接口，其中一個(gè)把與數(shù)據(jù)信息分離的語(yǔ)音信息送入公共電話網(wǎng)，另一個(gè)則把諸如視頻數(shù)據(jù)、因特網(wǎng)數(shù)據(jù)的信息送入DPLCAM。然后DPLCAM把它們送入相應(yīng)的因特主干網(wǎng)和與有線電視網(wǎng)相連的視頻服務(wù)器。該處的DPLCAM具有網(wǎng)關(guān)和路由器的作用，它通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)包的IP地址，將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的管理。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，IP已成為業(yè)界網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。它開(kāi)始的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是無(wú)縫的連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能力。因此電話、電視、電腦和電力“四網(wǎng)合一”的實(shí)現(xiàn)毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該使用IP規(guī)約。
�。�5）“四網(wǎng)合一“的管理與經(jīng)營(yíng)
“四網(wǎng)合一”的實(shí)現(xiàn)不僅僅涉及到很多技術(shù)問(wèn)題，而且更包含有許多管理體制方面的問(wèn)題，我們必須認(rèn)真研究，慎重對(duì)待，以促進(jìn)“四網(wǎng)合一”的健康發(fā)展。
5、結(jié)論
電話、電腦、電視和電力的“四網(wǎng)合一”在經(jīng)濟(jì)上是需要的，有著巨大的市場(chǎng)潛力；
隨著低壓電力線載波技術(shù)的發(fā)展，“四網(wǎng)合一”在技術(shù)上是有可能實(shí)現(xiàn)的；
國(guó)家應(yīng)大力加強(qiáng)這方面的投入，而各研究部門開(kāi)展研究是適時(shí)的；
“四網(wǎng)合一”將會(huì)為電力信息行業(yè)開(kāi)辟新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。
張保會(huì)教授(中)課題組研究的電話、電腦和電力網(wǎng)的“三網(wǎng)合一”項(xiàng)目正在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行上Internet實(shí)驗(yàn)。左端計(jì)算機(jī)連接在校園網(wǎng)上，右端計(jì)算機(jī)的電源與左端機(jī)相連，右端計(jì)算機(jī)經(jīng)由電源線直接上網(wǎng)。
作者簡(jiǎn)介: 張保會(huì),男,1953年生,1982、1988年分別獲得西安交通大學(xué)碩士、博士學(xué)位,現(xiàn)任西安交通大學(xué)電氣學(xué)院副院長(zhǎng)，教授、博士生指導(dǎo)教師。教育部骨干教師，1994年起享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)繼電保護(hù)專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)繼電保護(hù)專委會(huì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)分專業(yè)委員會(huì)委員，陜西省電機(jī)工程學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)，中華電力基金會(huì)許繼獎(jiǎng)教金工作委員會(huì)副主任， IEEE高級(jí)會(huì)員，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員。主要研究電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定緊急控制，新型繼電保護(hù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化和電力通信。已發(fā)表論文90余篇。
