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電力線(xiàn)上網(wǎng)--引發(fā)網(wǎng)絡(luò )革命(上)

2003/07/09

　　1　引　言

　　電力網(wǎng)作為電能輸送的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )，是國家基礎網(wǎng)絡(luò )之一。其網(wǎng)絡(luò )的建設質(zhì)量、機械強度、路權通道、安全經(jīng)濟技術(shù)指標等都是經(jīng)過(guò)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(luò )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(luò )資源（桿塔、導線(xiàn)、溝道、路由、通道、路權及其它金屬材料等）進(jìn)行充分的開(kāi)發(fā)和利用，毫無(wú)疑問(wèn)它將成為全社會(huì )的一個(gè)公共傳輸網(wǎng)絡(luò )。這一網(wǎng)絡(luò )資源可以說(shuō)是一座待開(kāi)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(jìn)行了數年的研究，我國也在此行列之中。全世界一直不遺余力地研究電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的再開(kāi)發(fā)再利用技術(shù)，就是因為電力網(wǎng)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )資源除了能給工農業(yè)生產(chǎn)和人們的工作生活及全社會(huì )輸送強大的電能外，還能同時(shí)作為一個(gè)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(luò )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(lèi)社會(huì )的信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò )化建設就會(huì )更加高速、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)。同時(shí)會(huì )因此帶來(lái)巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。所以，全世界都特別關(guān)注這一巨大而優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò )資源，他們正在利用科學(xué)技術(shù)欲使電力網(wǎng)資源再次造福人類(lèi)。

　　2　電力線(xiàn)上網(wǎng)的研究現狀

　　雖然，世界范圍內幾年來(lái)的研究有了很大的進(jìn)展，很多機構和公司都推出了各自先進(jìn)的電力線(xiàn)通信技術(shù)（英文Power Line Communication），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，也就是我們一般所說(shuō)的用電力線(xiàn)上網(wǎng)。電力線(xiàn)上網(wǎng)，實(shí)際上就是利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)和電力線(xiàn)的入戶(hù)功能來(lái)實(shí)現多媒體數據的網(wǎng)絡(luò )化傳輸。但這種方式從傳輸媒質(zhì)上來(lái)講，與電話(huà)線(xiàn)上網(wǎng)并沒(méi)有區別，都是利用金屬導線(xiàn)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(xiàn)上網(wǎng)除了其它技術(shù)難題外，還有兩大問(wèn)題始終得不到根本性的解決，一是無(wú)屏蔽措施的電力線(xiàn)在傳輸高頻電信號時(shí)會(huì )像發(fā)射天線(xiàn)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(xiàn)一樣存在“最后一公里”或者“最后一百米”問(wèn)題。盡管一些研究資料稱(chēng)：電力線(xiàn)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(yǔ)出驚人：電力線(xiàn)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：現在所有關(guān)于電力線(xiàn)上網(wǎng)速度的研究數據，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(gè)具體的用戶(hù)桌面，就成了窄帶的概念。有消息稱(chēng)：包括西門(mén)子公司在內的多家國際化大公司最近突然宣布，擱置電力線(xiàn)上網(wǎng)項目的研究開(kāi)發(fā)。據說(shuō)是因為電力線(xiàn)上網(wǎng)不能實(shí)現高質(zhì)量的數據傳輸。電力線(xiàn)上網(wǎng)就是銅線(xiàn)上網(wǎng)，在銅線(xiàn)上不可能無(wú)限制的提升傳輸數據通訊容量的潛能。所以，目前眾說(shuō)紛紜的電力線(xiàn)上網(wǎng)技術(shù)，要想進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化還有較長(cháng)的路要走。在我國現有技術(shù)條件下實(shí)現電力線(xiàn)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據傳輸信號之間的互相干擾問(wèn)題。有一份資料說(shuō)：德國無(wú)線(xiàn)電愛(ài)好者對電力線(xiàn)上網(wǎng)的電磁幅射問(wèn)題憂(yōu)心忡忡，并在互聯(lián)網(wǎng)上制作了“反對電力線(xiàn)上網(wǎng)”的主頁(yè)。而且西方一些國家的法律，也對此做了相關(guān)限制性規定。日本總務(wù)省于7月31日召開(kāi)了第5次“電力線(xiàn)傳輸通信設備研究會(huì )”，并對緩和電力線(xiàn)高速通信(PLC)限制議案做出了最終結論。結論是，在目前的PLC調制解調器及電力線(xiàn)的前提下，對數Mbit/秒以上的高速PLC所需頻率進(jìn)行商業(yè)開(kāi)放存在困難，但是如果是用于試驗目的，將根據具體情況而定。

　　盡管電力線(xiàn)上網(wǎng)是一種全新的寬帶上網(wǎng)方式，但認真追溯起來(lái)，其實(shí)通過(guò)電力線(xiàn)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(kāi)始對電力線(xiàn)載波通訊進(jìn)行研究，隨后Norweb通訊公司又與加拿大北電網(wǎng)絡(luò )聯(lián)手，共同開(kāi)發(fā)這項新技術(shù)，并且于1998年就已成功地進(jìn)行了采用傳統的輸電線(xiàn)路進(jìn)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。根據這項計劃，兩家公司將向大約20，000用戶(hù)提供這種利用電源線(xiàn)路的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。在我國，電力線(xiàn)上網(wǎng)的試驗工作從2001年12月份就開(kāi)始了，盡管最初參與試驗的用戶(hù)只有7戶(hù)，但這標志著(zhù)中國電力線(xiàn)上網(wǎng)運用的一個(gè)開(kāi)端。當時(shí)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(xiàn)路是否適合電力線(xiàn)上網(wǎng)的應用和推廣。小范圍內試驗結果證明，目前家電的使用不會(huì )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(gè)傳輸頻段。最近，我國福建省的有關(guān)部門(mén)在北京善果胡同開(kāi)辟的寬帶小區網(wǎng)中進(jìn)行試驗，試驗的內容主要為這個(gè)小區的24戶(hù)居民安裝了高速電力調制解調器，利用這種技術(shù)幫助用戶(hù)接入因特網(wǎng)，并對網(wǎng)絡(luò )的傳輸速度進(jìn)行了測試，發(fā)現其傳輸速率可以達到10M，而且經(jīng)過(guò)半個(gè)月時(shí)間的測試，發(fā)現該系統工作穩定、數據傳輸流暢，獲得小區居民的普遍歡迎。

　　3　電力線(xiàn)上網(wǎng)的原理分析

　　電力線(xiàn)上網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)是PLC傳輸技術(shù)，它是專(zhuān)門(mén)為提供端到端接入而設計的。該項技術(shù)涉及的內容貫穿了從家用電源插座和最終用戶(hù)終端到電信網(wǎng)絡(luò )入口點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程。

　　PLC技術(shù)包括的主要內容有：

　　★ 電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )單元（PNU）：它主要負責控制電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，并完成單元配電網(wǎng)集成話(huà)務(wù)的任務(wù)，同時(shí)還通過(guò)適當的電信干線(xiàn)接口，將話(huà)務(wù)傳至饋電網(wǎng)絡(luò )。

　　★ 電源線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )終端（PNT）：它是為終端用戶(hù)PC或其它用戶(hù)提供的接口。

　　★ 偶合設備（CouplingUnit）：它是用以將信號傳入線(xiàn)路并過(guò)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(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM技術(shù)）：

　　它可以提高電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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(shù)可以確保可靠的數據傳輸。配電網(wǎng)是一種共享介質(zhì)，所有與之相連的用戶(hù)都共享同一“電纜”，在典型的城市配置中，一般一個(gè)變壓器要與大約100到200個(gè)用戶(hù)相連。在這種情況下，PLC系統能夠在1Mbps的最佳傳輸速率下支持80個(gè)用戶(hù)。

　　大家知道，因特網(wǎng)是由分布在世界各地數以萬(wàn)計的各種規模的計算機網(wǎng)絡(luò )，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(luò )互聯(lián)設備——路由器，互相連接形成全球通信的數據網(wǎng)絡(luò )集體，目前已連接180多個(gè)國家和地區。因特網(wǎng)的物理結構主要是由通信線(xiàn)路、路由器、服務(wù)器及客戶(hù)機組成，其中通信線(xiàn)路是Internet的基礎設施，各種各樣的通信線(xiàn)路將Internet中的路由器、服務(wù)器、計算機連接起來(lái)，通信線(xiàn)路主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是有線(xiàn)線(xiàn)路，包括光纖，同軸電纜，雙絞線(xiàn)等；另一類(lèi)是無(wú)線(xiàn)線(xiàn)路，如：衛星，無(wú)線(xiàn)電等。而路由器是Internet中最為重要的設備之一，當數據從一個(gè)網(wǎng)絡(luò )傳輸到路由器時(shí)，路由器需要根據所要達到的目的地，為其選擇一條最佳路徑，指明數據應該沿著(zhù)哪個(gè)方向傳輸。如果所選路徑比較擁擠，路由器負責指揮數據排隊等待。接入因特網(wǎng)的主機通常可以分為兩類(lèi)，即服務(wù)器和客戶(hù)機。所謂服務(wù)器就是Internet服務(wù)與信息資源的提供者，客戶(hù)機則是Internet服務(wù)與信息資源的使用者。作為服務(wù)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(hù)機的主機，一臺普通的計算機即可。服務(wù)器借助于服務(wù)器軟件向用戶(hù)提供服務(wù)和管理信息資源，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)機中各類(lèi)Internet服務(wù)軟件訪(fǎng)問(wèn)Internet上的服務(wù)和資源。

　　用戶(hù)在使用程序訪(fǎng)問(wèn)Internet所提供的服務(wù)之前，必須首先把自己的計算機接入Internet。用戶(hù)的計算機一旦接入Internet，便成為Internet中的一員，可以訪(fǎng)問(wèn)Internet中的各類(lèi)服務(wù)及豐富的信息資源，這就需要ISP（ Internet服務(wù)提供者）。ISP位于Internet邊緣，用戶(hù)通過(guò)某種通信線(xiàn)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(xiàn)上網(wǎng)還不具備ISP的能力，而從通信角度講電力線(xiàn)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(xiàn)網(wǎng)覆蓋范圍廣泛，接入操作比較簡(jiǎn)單，利用現有的電力網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )資源，將用戶(hù)通過(guò)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(shù)上是可行的，隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展，家庭用戶(hù)端接入方案越來(lái)越趨于實(shí)際，一旦條件成熟，基于電力線(xiàn)的因特網(wǎng)服務(wù)將勢不可擋。

　　4　電力線(xiàn)上網(wǎng)的特點(diǎn)

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

　　41　投資很少

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

　　42　連接方便

　　現在220V低壓電力線(xiàn)幾乎已經(jīng)接入每一個(gè)普通家庭中，因此家庭用戶(hù)在需要寬帶上網(wǎng)時(shí)，就可以利用電力線(xiàn)來(lái)輕松實(shí)現因特網(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(wàn)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(xiàn)上網(wǎng)技術(shù)也被認為是提供“最后一公里”解決方案最具競爭力的技術(shù)之一。

　　43　傳輸速率高

　　家庭用戶(hù)通過(guò)電力調制解調器連接到電力網(wǎng)上后，能夠獲得不錯的數據傳輸速率，信息傳送速度可達到10Mbps；而且能夠將整個(gè)家庭的電器與網(wǎng)絡(luò )聯(lián)為一體，在室內的設備之間構筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )來(lái)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(xiàn)上網(wǎng)，可能會(huì )經(jīng)常出現觸電事故，因此電力線(xiàn)上網(wǎng)會(huì )有安全隱患；其實(shí)用戶(hù)大可不必擔心，因為用戶(hù)操作端與電力線(xiàn)輸出端已經(jīng)通過(guò)電力調制解調器進(jìn)行了隔離，不可能出現觸電事故。

　　45　使用范圍廣

　　在未來(lái)的寬帶接入服務(wù)市場(chǎng)，電力線(xiàn)上網(wǎng)將占有一席之地。在市場(chǎng)需求旺盛的城市，隨著(zhù)電力線(xiàn)上網(wǎng)技術(shù)的完善，電力線(xiàn)上網(wǎng)將逐步滲透城區各個(gè)角落，這對現有的寬帶運營(yíng)商來(lái)說(shuō)將是一個(gè)很大的挑戰。在廣闊的農村地區，電力線(xiàn)上網(wǎng)也具有一定的優(yōu)勢，畢竟，電力網(wǎng)規模之大，是其他任何網(wǎng)都不可比擬的。但是電力部門(mén)不會(huì )將目標鎖定農村市場(chǎng)，因為通信業(yè)發(fā)展是靠市場(chǎng)需求驅動(dòng)的，而農村的上網(wǎng)需求量并不大。

電力線(xiàn)上網(wǎng)--引發(fā)網(wǎng)絡(luò )革命(下)

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