電力線上網(wǎng)--引發(fā)網(wǎng)絡(luò)革命(上)
2003/07/09
1 引 言
電力網(wǎng)作為電能輸送的專用網(wǎng)絡(luò)，是國(guó)家基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之一。其網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)質(zhì)量、機(jī)械強(qiáng)度、路權(quán)通道、安全經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)等都是經(jīng)過反復(fù)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(duì)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)資源（桿塔、導(dǎo)線、溝道、路由、通道、路權(quán)及其它金屬材料等）進(jìn)行充分的開發(fā)和利用，毫無(wú)疑問它將成為全社會(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)是一座待開發(fā)的“金礦”。
因此，像日本、德國(guó)、美國(guó)、以色列、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)此己進(jìn)行了數(shù)年的研究，我國(guó)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(luò)的再開發(fā)再利用技術(shù)，就是因?yàn)殡娏W(wǎng)這一優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)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(huì)輸送強(qiáng)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(xiàng)指標(biāo)的、高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。如果真正做到了電力網(wǎng)的物盡其用，那么人類社會(huì)的信息產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)就會(huì)更加高速、經(jīng)濟(jì)、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(jì)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。
2 電力線上網(wǎng)的研究現(xiàn)狀
雖然，世界范圍內(nèi)幾年來(lái)的研究有了很大的進(jìn)展，很多機(jī)構(gòu)和公司都推出了各自先進(jìn)的電力線通信技術(shù)（英文Power Line Communication），簡(jiǎn)稱PLC，也就是我們一般所說(shuō)的用電力線上網(wǎng)。電力線上網(wǎng)，實(shí)際上就是利用電力線載波通信技術(shù)和電力線的入戶功能來(lái)實(shí)現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸。但這種方式從傳輸媒質(zhì)上來(lái)講，與電話線上網(wǎng)并沒有區(qū)別，都是利用金屬導(dǎo)線作為傳輸媒質(zhì)，不同的只是兩者所適應(yīng)的傳輸頻率不同(PLC一般為17
～30MHz)。而電力線上網(wǎng)除了其它技術(shù)難題外，還有兩大問題始終得不到根本性的解決，一是無(wú)屏蔽措施的電力線在傳輸高頻電信號(hào)時(shí)會(huì)像發(fā)射天線一樣對(duì)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(dá)到每秒2兆比特，比ISDN方式快30倍。一些國(guó)家還語(yǔ)出驚人：電力線上網(wǎng)最高的理論速度可達(dá)每秒200兆比特。但也有資料指出：現(xiàn)在所有關(guān)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(gè)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(guó)際化大公司最近突然宣布，擱置電力線上網(wǎng)項(xiàng)目的研究開發(fā)。據(jù)說(shuō)是因?yàn)殡娏�上網(wǎng)不能實(shí)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(wú)限制的提升傳輸數(shù)據(jù)通訊容量的潛能。所以，目前眾說(shuō)紛紜的電力線上網(wǎng)技術(shù)，要想進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化還有較長(zhǎng)的路要走。在我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)條件下實(shí)現(xiàn)電力線上網(wǎng)，很難解決電網(wǎng)負(fù)荷多變、諧波干擾以及其它電磁信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)之間的互相干擾問題。有一份資料說(shuō)：德國(guó)無(wú)線電愛好者對(duì)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(duì)電力線上網(wǎng)”的主頁(yè)。而且西方一些國(guó)家的法律，也對(duì)此做了相關(guān)限制性規(guī)定。日本總務(wù)省于7月31日召開了第5次“電力線傳輸通信設(shè)備研究會(huì)”，并對(duì)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(duì)數(shù)Mbit/秒以上的高速PLC所需頻率進(jìn)行商業(yè)開放存在困難，但是如果是用于試驗(yàn)?zāi)康�，將根�?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(rèn)真追溯起來(lái)，其實(shí)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(guó)Norweb通訊公司就開始對(duì)電力線載波通訊進(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，共同開發(fā)這項(xiàng)新技術(shù)，并且于1998年就已成功地進(jìn)行了采用傳統(tǒng)的輸電線路進(jìn)行Internet接入的試驗(yàn)。2001年3月德國(guó)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(xiàng)名PowerNet的計(jì)劃。根據(jù)這項(xiàng)計(jì)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(wù)。在我國(guó)，電力線上網(wǎng)的試驗(yàn)工作從2001年12月份就開始了，盡管最初參與試驗(yàn)的用戶只有7戶，但這標(biāo)志著中國(guó)電力線上網(wǎng)運(yùn)用的一個(gè)開端。當(dāng)時(shí)使用的是國(guó)外的產(chǎn)品，這一試驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證中國(guó)的低壓配電線路是否適合電力線上網(wǎng)的應(yīng)用和推廣。小范圍內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果證明，目前家電的使用不會(huì)影響到上網(wǎng)的速率，因?yàn)樯暇W(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(guó)福建省的有關(guān)部門在北京善果胡同開辟的寬帶小區(qū)網(wǎng)中進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的內(nèi)容主要為這個(gè)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(shù)幫助用戶接入因特網(wǎng)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其傳輸速率可以達(dá)到10M，而且經(jīng)過半個(gè)月時(shí)間的測(cè)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(guān)鍵技術(shù)是PLC傳輸技術(shù)，它是專門為提供端到端接入而設(shè)計(jì)的。該項(xiàng)技術(shù)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(luò)入口點(diǎn)的整個(gè)過程。
PLC技術(shù)包括的主要內(nèi)容有：
★ 電力線網(wǎng)絡(luò)單元（PNU）：它主要負(fù)責(zé)控制電力線網(wǎng)絡(luò)，并完成單元配電網(wǎng)集成話務(wù)的任務(wù)，同時(shí)還通過適當(dāng)?shù)碾娦鸥删�接口，將話務(wù)傳至饋電網(wǎng)絡(luò)。
★ 電源線網(wǎng)絡(luò)終端（PNT）：它是為終端用戶PC或其它用戶提供的接口。
★ 偶合設(shè)備（CouplingUnit）：它是用以將信號(hào)傳入線路并過濾噪音，使PC可以直接在網(wǎng)上運(yùn)行。
★ 正交頻分多路復(fù)用技術(shù)（Orthogonal Frequency Division Multiplexing OFDM技術(shù)）：
它可以提高電力線網(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(cuò)技術(shù)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(gè)變壓器要與大約100到200個(gè)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(gè)用戶。
大家知道，因特網(wǎng)是由分布在世界各地?cái)?shù)以萬(wàn)計(jì)的各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)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(shè)備——路由器，互相連接形成全球通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)集體，目前已連接180多個(gè)國(guó)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(wù)器及客戶機(jī)組成，其中通信線路是Internet的基礎(chǔ)設(shè)施，各種各樣的通信線路將Internet中的路由器、服務(wù)器、計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，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(wú)線線路，如：衛(wèi)星，無(wú)線電等。而路由器是Internet中最為重要的設(shè)備之一，當(dāng)數(shù)據(jù)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)铰酚善鲿r(shí)，路由器需要根據(jù)所要達(dá)到的目的地，為其選擇一條最佳路徑，指明數(shù)據(jù)應(yīng)該沿著哪個(gè)方向傳輸。如果所選路徑比較擁擠，路由器負(fù)責(zé)指揮數(shù)據(jù)排隊(duì)等待。接入因特網(wǎng)的主機(jī)通�？梢苑譃閮深悾捶⻊�(wù)器和客戶機(jī)。所謂服務(wù)器就是Internet服務(wù)與信息資源的提供者，客戶機(jī)則是Internet服務(wù)與信息資源的使用者。作為服務(wù)器的主機(jī)要求具有較高的性能和較大的存儲(chǔ)容量，而作為客戶機(jī)的主機(jī)，一臺(tái)普通的計(jì)算機(jī)即可。服務(wù)器借助于服務(wù)器軟件向用戶提供服務(wù)和管理信息資源，用戶通過客戶機(jī)中各類Internet服務(wù)軟件訪問Internet上的服務(wù)和資源。
用戶在使用程序訪問Internet所提供的服務(wù)之前，必須首先把自己的計(jì)算機(jī)接入Internet。用戶的計(jì)算機(jī)一旦接入Internet，便成為Internet中的一員，可以訪問Internet中的各類服務(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(dāng)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(guó)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(jiǎn)單，利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)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(shù)上是可行的，隨著新技術(shù)的發(fā)展，家庭用戶端接入方案越來(lái)越趨于實(shí)際，一旦條件成熟，基于電力線的因特網(wǎng)服務(wù)將勢(shì)不可擋。
4 電力線上網(wǎng)的特點(diǎn)
作為一項(xiàng)新的寬帶接入方式，電力線上網(wǎng)目前已經(jīng)普遍受到關(guān)注，因?yàn)樗恍枰匦落佋O(shè)光纖光纜建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，可以充分利用現(xiàn)在的電力系統(tǒng)的資源。很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，人們對(duì)電力線上網(wǎng)充滿了期待，因?yàn)檫@種上網(wǎng)方式具有以下幾種特點(diǎn)：
41 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(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)需任何布線，從而可以節(jié)省巨大的新增投資。目前，我國(guó)擁有全世界長(zhǎng)度排名第二的電力輸電線路，全國(guó)500kV和330kV的電力線路長(zhǎng)達(dá)2509416千米，220kV線路10734806千米，加上110kV線路共計(jì)310000千米，可繞地球近8圈。我國(guó)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(wù)的巨大物質(zhì)基礎(chǔ)，直接在覆蓋全國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)上架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)連接將比現(xiàn)在鋪設(shè)光纖的方式節(jié)省大量的人力和物力。
42 連接方便
現(xiàn)在220V低壓電力線幾乎已經(jīng)接入每一個(gè)普通家庭中，因此家庭用戶在需要寬帶上網(wǎng)時(shí)，就可以利用電力線來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)因特網(wǎng)接入，不需要重新添置其他什么設(shè)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，所以電力線上網(wǎng)技術(shù)也被認(rèn)為是提供“最后一公里”解決方案最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。
43 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(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸速率，信息傳送速度可達(dá)到10Mbps；而且能夠?qū)⒄麄�(gè)家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)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(luò)來(lái)控制自己家里的電器設(shè)備。
44 有安全性
許多人認(rèn)為利用電力線上網(wǎng)，可能會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)觸電事故，因此電力線上網(wǎng)會(huì)有安全隱患；其實(shí)用戶大可不必?fù)?dān)心，因?yàn)橛脩舨僮鞫伺c電力線輸出端已經(jīng)通過電力調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行了隔離，不可能出現(xiàn)觸電事故。
45 使用范圍廣
在未來(lái)的寬帶接入服務(wù)市場(chǎng)，電力線上網(wǎng)將占有一席之地。在市場(chǎng)需求旺盛的城市，隨著電力線上網(wǎng)技術(shù)的完善，電力線上網(wǎng)將逐步滲透城區(qū)各個(gè)角落，這對(duì)現(xiàn)有的寬帶運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)將是一個(gè)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(shì)，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(huì)將目標(biāo)鎖定農(nóng)村市場(chǎng)，因?yàn)橥ㄐ艠I(yè)發(fā)展是靠市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)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(luò)革命(下)
中國(guó)通信網(wǎng)(www.c114.net)—中國(guó)CATV