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電力線上網(wǎng)--引發(fā)網(wǎng)絡革命(上)

2003/07/09

　　1　引　言

　　電力網(wǎng)作為電能輸送的專用網(wǎng)絡，是國家基礎網(wǎng)絡之一。其網(wǎng)絡的建設質(zhì)量、機械強度、路權通道、安全經(jīng)濟技術指標等都是經(jīng)過反復論證合理優(yōu)化的。它的覆蓋面之廣、容量之大是任何網(wǎng)絡都不能相比的。所以，這樣的電力網(wǎng)就是一種優(yōu)質(zhì)的不可多得的資源。如果對這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源（桿塔、導線、溝道、路由、通道、路權及其它金屬材料等）進行充分的開發(fā)和利用，毫無疑問它將成為全社會的一個公共傳輸網(wǎng)絡。這一網(wǎng)絡資源可以說是一座待開發(fā)的“金礦”。

　　因此，像日本、德國、美國、以色列、韓國等發(fā)達國家對此己進行了數(shù)年的研究，我國也在此行列之中。全世界一直不遺余力地研究電力線網(wǎng)絡的再開發(fā)再利用技術，就是因為電力網(wǎng)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源除了能給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的工作生活及全社會輸送強大的電能外，還能同時作為一個十分優(yōu)質(zhì)的、且有很好各項指標的、高速寬帶通信網(wǎng)絡的基礎設施。如果真正做到了電力網(wǎng)的物盡其用，那么人類社會的信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡化建設就會更加高速、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。同時會因此帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。所以，全世界都特別關注這一巨大而優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡資源，他們正在利用科學技術欲使電力網(wǎng)資源再次造福人類。

　　2　電力線上網(wǎng)的研究現(xiàn)狀

　　雖然，世界范圍內(nèi)幾年來的研究有了很大的進展，很多機構(gòu)和公司都推出了各自先進的電力線通信技術（英文Power Line Communication），簡稱PLC，也就是我們一般所說的用電力線上網(wǎng)。電力線上網(wǎng)，實際上就是利用電力線載波通信技術和電力線的入戶功能來實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡化傳輸。但這種方式從傳輸媒質(zhì)上來講，與電話線上網(wǎng)并沒有區(qū)別，都是利用金屬導線作為傳輸媒質(zhì)，不同的只是兩者所適應的傳輸頻率不同(PLC一般為17 ～30MHz)。而電力線上網(wǎng)除了其它技術難題外，還有兩大問題始終得不到根本性的解決，一是無屏蔽措施的電力線在傳輸高頻電信號時會像發(fā)射天線一樣對空間產(chǎn)生高頻電磁輻射，二是與電信網(wǎng)的銅絞線一樣存在“最后一公里”或者“最后一百米”問題。盡管一些研究資料稱：電力線上網(wǎng)最高理想速度可達到每秒2兆比特，比ISDN方式快30倍。一些國家還語出驚人：電力線上網(wǎng)最高的理論速度可達每秒200兆比特。但也有資料指出：現(xiàn)在所有關于電力線上網(wǎng)速度的研究數(shù)據(jù)，都只是一種理論值，而且指的是一種共享的帶寬，如果將這些資源分配到每一個具體的用戶桌面，就成了窄帶的概念。有消息稱：包括西門子公司在內(nèi)的多家國際化大公司最近突然宣布，擱置電力線上網(wǎng)項目的研究開發(fā)。據(jù)說是因為電力線上網(wǎng)不能實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。電力線上網(wǎng)就是銅線上網(wǎng)，在銅線上不可能無限制的提升傳輸數(shù)據(jù)通訊容量的潛能。所以，目前眾說紛紜的電力線上網(wǎng)技術，要想進入實用化、產(chǎn)業(yè)化還有較長的路要走。在我國現(xiàn)有技術條件下實現(xiàn)電力線上網(wǎng)，很難解決電網(wǎng)負荷多變、諧波干擾以及其它電磁信號和數(shù)據(jù)傳輸信號之間的互相干擾問題。有一份資料說：德國無線電愛好者對電力線上網(wǎng)的電磁幅射問題憂心忡忡，并在互聯(lián)網(wǎng)上制作了“反對電力線上網(wǎng)”的主頁。而且西方一些國家的法律，也對此做了相關限制性規(guī)定。日本總務省于7月31日召開了第5次“電力線傳輸通信設備研究會”，并對緩和電力線高速通信(PLC)限制議案做出了最終結(jié)論。結(jié)論是，在目前的PLC調(diào)制解調(diào)器及電力線的前提下，對數(shù)Mbit/秒以上的高速PLC所需頻率進行商業(yè)開放存在困難，但是如果是用于試驗目的，將根據(jù)具體情況而定。

　　盡管電力線上網(wǎng)是一種全新的寬帶上網(wǎng)方式，但認真追溯起來，其實通過電力線通訊已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷史，早在1990年英國Norweb通訊公司就開始對電力線載波通訊進行研究，隨后Norweb通訊公司又與加拿大北電網(wǎng)絡聯(lián)手，共同開發(fā)這項新技術，并且于1998年就已成功地進行了采用傳統(tǒng)的輸電線路進行Internet接入的試驗。2001年3月德國電力工業(yè)巨頭RWE公司和它的合作伙伴瑞士的Ascom發(fā)起一項名PowerNet的計劃。根據(jù)這項計劃，兩家公司將向大約20，000用戶提供這種利用電源線路的互聯(lián)網(wǎng)接入服務。在我國，電力線上網(wǎng)的試驗工作從2001年12月份就開始了，盡管最初參與試驗的用戶只有7戶，但這標志著中國電力線上網(wǎng)運用的一個開端。當時使用的是國外的產(chǎn)品，這一試驗的目的是為了驗證中國的低壓配電線路是否適合電力線上網(wǎng)的應用和推廣。小范圍內(nèi)試驗結(jié)果證明，目前家電的使用不會影響到上網(wǎng)的速率，因為上網(wǎng)所使用的頻率和家電使用的頻率不是同一個傳輸頻段。最近，我國福建省的有關部門在北京善果胡同開辟的寬帶小區(qū)網(wǎng)中進行試驗，試驗的內(nèi)容主要為這個小區(qū)的24戶居民安裝了高速電力調(diào)制解調(diào)器，利用這種技術幫助用戶接入因特網(wǎng)，并對網(wǎng)絡的傳輸速度進行了測試，發(fā)現(xiàn)其傳輸速率可以達到10M，而且經(jīng)過半個月時間的測試，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸流暢，獲得小區(qū)居民的普遍歡迎。

　　3　電力線上網(wǎng)的原理分析

　　電力線上網(wǎng)的關鍵技術是PLC傳輸技術，它是專門為提供端到端接入而設計的。該項技術涉及的內(nèi)容貫穿了從家用電源插座和最終用戶終端到電信網(wǎng)絡入口點的整個過程。

　　PLC技術包括的主要內(nèi)容有：

　　★ 電力線網(wǎng)絡單元（PNU）：它主要負責控制電力線網(wǎng)絡，并完成單元配電網(wǎng)集成話務的任務，同時還通過適當?shù)碾娦鸥删�接口，將話務傳至饋電網(wǎng)絡。

　　★ 電源線網(wǎng)絡終端（PNT）：它是為終端用戶PC或其它用戶提供的接口。

　　★ 偶合設備（CouplingUnit）：它是用以將信號傳入線路并過濾噪音，使PC可以直接在網(wǎng)上運行。

　　★ 正交頻分多路復用技術（Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM技術）：

　　它可以提高電力線網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量，提供高帶寬并且保證帶寬傳輸效率，其糾錯技術可以確�？煽康臄�(shù)據(jù)傳輸。配電網(wǎng)是一種共享介質(zhì)，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，一般一個變壓器要與大約100到200個用戶相連。在這種情況下，PLC系統(tǒng)能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個用戶。

　　大家知道，因特網(wǎng)是由分布在世界各地數(shù)以萬計的各種規(guī)模的計算機網(wǎng)絡，使用TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議），借助網(wǎng)絡互聯(lián)設備——路由器，互相連接形成全球通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡集體，目前已連接180多個國家和地區(qū)。因特網(wǎng)的物理結(jié)構(gòu)主要是由通信線路、路由器、服務器及客戶機組成，其中通信線路是Internet的基礎設施，各種各樣的通信線路將Internet中的路由器、服務器、計算機連接起來，通信線路主要分為兩類：一類是有線線路，包括光纖，同軸電纜，雙絞線等；另一類是無線線路，如：衛(wèi)星，無線電等。而路由器是Internet中最為重要的設備之一，當數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡傳輸?shù)铰酚善鲿r，路由器需要根據(jù)所要達到的目的地，為其選擇一條最佳路徑，指明數(shù)據(jù)應該沿著哪個方向傳輸。如果所選路徑比較擁擠，路由器負責指揮數(shù)據(jù)排隊等待。接入因特網(wǎng)的主機通常可以分為兩類，即服務器和客戶機。所謂服務器就是Internet服務與信息資源的提供者，客戶機則是Internet服務與信息資源的使用者。作為服務器的主機要求具有較高的性能和較大的存儲容量，而作為客戶機的主機，一臺普通的計算機即可。服務器借助于服務器軟件向用戶提供服務和管理信息資源，用戶通過客戶機中各類Internet服務軟件訪問Internet上的服務和資源。

　　用戶在使用程序訪問Internet所提供的服務之前，必須首先把自己的計算機接入Internet。用戶的計算機一旦接入Internet，便成為Internet中的一員，可以訪問Internet中的各類服務及豐富的信息資源，這就需要ISP（ Internet服務提供者）。ISP位于Internet邊緣，用戶通過某種通信線路連接到ISP，借助于ISP與Internet的連接便可以接入Internet。當前電力線上網(wǎng)還不具備ISP的能力，而從通信角度講電力線上網(wǎng)只是從電信網(wǎng)上獲取和發(fā)送信息，是全國通信網(wǎng)的一種接入網(wǎng)。由于電力線網(wǎng)覆蓋范圍廣泛，接入操作比較簡單，利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)網(wǎng)絡資源，將用戶通過高帶寬、高質(zhì)量的接入方式接入到高速、大容量的骨干網(wǎng)上，在技術上是可行的，隨著新技術的發(fā)展，家庭用戶端接入方案越來越趨于實際，一旦條件成熟，基于電力線的因特網(wǎng)服務將勢不可擋。

　　4　電力線上網(wǎng)的特點

　　作為一項新的寬帶接入方式，電力線上網(wǎng)目前已經(jīng)普遍受到關注，因為它不需要重新鋪設光纖光纜建設網(wǎng)絡，可以充分利用現(xiàn)在的電力系統(tǒng)的資源。很長時間內(nèi)，人們對電力線上網(wǎng)充滿了期待，因為這種上網(wǎng)方式具有以下幾種特點：

　　41　投資很少

　　由于電力線上網(wǎng)是以電力線路為傳輸通道，因此電力線上網(wǎng)可以充分利用現(xiàn)有的配電網(wǎng)絡基礎設施，無需任何布線，從而可以節(jié)省巨大的新增投資。目前，我國擁有全世界長度排名第二的電力輸電線路，全國500kV和330kV的電力線路長達2509416千米，220kV線路10734806千米，加上110kV線路共計310000千米，可繞地球近8圈。我國目前電話用戶不到3億，但用電用戶已超過10億，顯然這連接10億用戶的既存電力線是提供上網(wǎng)服務的巨大物質(zhì)基礎，直接在覆蓋全國的電力網(wǎng)絡上架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)連接將比現(xiàn)在鋪設光纖的方式節(jié)省大量的人力和物力。

　　42　連接方便

　　現(xiàn)在220V低壓電力線幾乎已經(jīng)接入每一個普通家庭中，因此家庭用戶在需要寬帶上網(wǎng)時，就可以利用電力線來輕松實現(xiàn)因特網(wǎng)接入，不需要重新添置其他什么設備，只需在事先安裝好的萬能插座上插入電源插頭即可方便連接到因特網(wǎng)中，所以電力線上網(wǎng)技術也被認為是提供“最后一公里”解決方案最具競爭力的技術之一。

　　43　傳輸速率高

　　家庭用戶通過電力調(diào)制解調(diào)器連接到電力網(wǎng)上后，能夠獲得不錯的數(shù)據(jù)傳輸速率，信息傳送速度可達到10Mbps；而且能夠?qū)⒄麄�家庭的電器與網(wǎng)絡聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡來控制自己家里的電器設備。

　　44　有安全性

　　許多人認為利用電力線上網(wǎng)，可能會經(jīng)常出現(xiàn)觸電事故，因此電力線上網(wǎng)會有安全隱患；其實用戶大可不必擔心，因為用戶操作端與電力線輸出端已經(jīng)通過電力調(diào)制解調(diào)器進行了隔離，不可能出現(xiàn)觸電事故。

　　45　使用范圍廣

　　在未來的寬帶接入服務市場，電力線上網(wǎng)將占有一席之地。在市場需求旺盛的城市，隨著電力線上網(wǎng)技術的完善，電力線上網(wǎng)將逐步滲透城區(qū)各個角落，這對現(xiàn)有的寬帶運營商來說將是一個很大的挑戰(zhàn)。在廣闊的農(nóng)村地區(qū)，電力線上網(wǎng)也具有一定的優(yōu)勢，畢竟，電力網(wǎng)規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)都不可比擬的。但是電力部門不會將目標鎖定農(nóng)村市場，因為通信業(yè)發(fā)展是靠市場需求驅(qū)動的，而農(nóng)村的上網(wǎng)需求量并不大。

電力線上網(wǎng)--引發(fā)網(wǎng)絡革命(下)

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