吳 同
發(fā)展動(dòng)向
電力公司的本地配電子網(wǎng)具有廣大的布線結(jié)構(gòu)，既可傳送電力，也也可作為通信媒體，包括Internet。
在20世紀(jì)80年代以前，交流電源線除輸電外，僅用于簡(jiǎn)單的低速數(shù)據(jù)通信，如電表讀數(shù)、負(fù)荷控制等。低速數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用的應(yīng)用限于低壓配電變壓器的內(nèi)側(cè)，第五配電變壓器需安置集中器，通過(guò)PSTN、光纖或無(wú)線電設(shè)備而傳送。在歐洲，第一配電變壓器為數(shù)百信居住點(diǎn)服務(wù)，而在美國(guó)僅為4-6個(gè)居住點(diǎn)，因而電表自動(dòng)讀數(shù)技術(shù)最早用于歐洲。隨著美國(guó)1996年電信法案的放寬管制，電力部門得以經(jīng)營(yíng)通信業(yè)務(wù)，美國(guó)4-6個(gè)家庭公用一電桿上的變壓器就可提供以下的業(yè)務(wù)：本地電話接入、Internet接入，電表、水表、煤氣表讀數(shù)，電力負(fù)荷管理，盜警、火警監(jiān)測(cè)等。用交流供電線作為通信媒體所遇的難題是交流噪聲對(duì)數(shù)據(jù)的損害以及信號(hào)的衰減，近年來(lái)這些問(wèn)題已得到解決。參照開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，采用三層的分層設(shè)計(jì)方案，以最優(yōu)化的設(shè)計(jì)使電力線的不利環(huán)境利以克服。采用高度集成的芯片組可以很容易地實(shí)現(xiàn)這簡(jiǎn)化的三層體系結(jié)構(gòu)，其底層包含物理層，低層鏈路協(xié)議，和媒體訪問(wèn)控制（MAC）子層，可補(bǔ)償電力線的任何危急狀態(tài)。第二層為數(shù)據(jù)鏈路控制，最高層為應(yīng)用層。
1、電力線物理
美國(guó)FCC的通信規(guī)程允許以535-1075MHz作為電力線通信頻段。過(guò)去的電力通信用MODEM來(lái)調(diào)制50-500KHz的載波頻率，采用移頻鏈控（FSK）或移幅鍵控（ASK）。當(dāng)電器插入或拔出電源插座時(shí)，這類電力線通信MODEM需經(jīng)常加以調(diào)整，以調(diào)節(jié)信號(hào)的衰減和噪聲。一般說(shuō)來(lái)，擴(kuò)頻系統(tǒng)具有良好的抗電力線噪聲性的噪聲和頻率衰減等影響而產(chǎn)生了信與同步問(wèn)題。在物理層中采用了獨(dú)特的擴(kuò)頻技術(shù)提供了快速同步，使電力線通信成為高速、可靠、實(shí)用，使數(shù)據(jù)以連續(xù)序列的比特傳輸于短幀之中。物理層也介入快速的均衡作用，使接收信號(hào)所受到的噪聲和頻率衰減得到補(bǔ)償。
2、可靠的低層鏈路協(xié)議
數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議層具有三項(xiàng)關(guān)鍵的特性，使這種大型、多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)能可靠地運(yùn)行于電力線。首先，該鏈路協(xié)議將用戶發(fā)出的較長(zhǎng)信息包折成較短的電力線幀。對(duì)于電力線傳輸來(lái)說(shuō)，短幀是必要的，因?yàn)閭鬏斢L(zhǎng)所受到的損傷也就越大。其次，該鏈路協(xié)議提供了可靠的糾錯(cuò)與檢錯(cuò)，當(dāng)收到幀時(shí)就對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并確定應(yīng)重發(fā)的幀。第三，該鏈路協(xié)議提供自適應(yīng)均衡，由于電力線上的噪聲和衰減以千毫的數(shù)量級(jí)時(shí)刻變化，如不及時(shí)補(bǔ)償，信號(hào)就將丟失。
3、媒體訪問(wèn)控制（MCA）子層
媒體訪問(wèn)控制子層采用MAC算法，專用線所用的MAC算法不能轉(zhuǎn)移到電力線。令牌傳遞是適用于電力線的方案。在電力線上，噪聲與信號(hào)之間的區(qū)分是比較困難的，令牌傳遞可在噪聲環(huán)境下保證節(jié)點(diǎn)間三萬(wàn)握手的可靠傳送而不致丟失令牌。由于每一節(jié)點(diǎn)的位置各不相同，每一節(jié)點(diǎn)在不同的噪聲和衰減情況下“聽(tīng)”傳輸。有此可能，某些站點(diǎn)遺失一次傳輸，而另一些站點(diǎn)則“聽(tīng)”傳輸。在令牌傳遞中，節(jié)點(diǎn)在未獲得令牌之前不能傳送，因此在任一節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)其它各節(jié)點(diǎn)不可能發(fā)送。
運(yùn)用前景
在當(dāng)前，電力線通信技術(shù)以得到多種應(yīng)用，如銷售點(diǎn)（POS）網(wǎng)路，自動(dòng)儲(chǔ)貨機(jī)監(jiān)視，以及冷藏集裝箱洋貨運(yùn)通訊的一種ISO標(biāo)準(zhǔn)。以上這些表明了以電力線作為高速通信媒體的價(jià)值，這種通信技術(shù)僅向用戶提供便于搬移的設(shè)備，就可免除了裝設(shè)專用通信線路的費(fèi)用和麻煩。
供個(gè)人計(jì)算機(jī)的電力線通信網(wǎng)路技術(shù)產(chǎn)品即將問(wèn)世，其速率與Ethernet相似，這將給居民提供高速Internet接入而不象其它的ISP那樣需要巨大的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)投資，從而開(kāi)創(chuàng)了一項(xiàng)新的商業(yè)領(lǐng)域。
