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PLC (Power Line Communication) 概览
2007/2/1 13:42:32    产通学院,365PR NET

PLC(Power Line Communication)全称是电力线通信,是利用电力线传输信号的一种通信技术。电力线通信发展至今已有几十年的历史,一般分为低压和中压两种。在低压(220V)配电网,PLC技术主要用于负荷控制、远程抄表和家居自动化,其传输速率一般为1200bps或更低,也称为低速PLC。通常把传输速率在1Mbps以上的电力线通信技术称之为高速PLC。
20世纪90年代国外开始研究电力线的高频特性(2MHz-80MHz),并在此基础上开发了实用的高速PLC产品及系统。直到最近几年,由于技术上的不断突破,才开始出现成熟的产品在高速互联网接入、家庭联网、智能家居等方面投入实际的应用。这一领域中比较有代表性的公司有芯片级厂商如:美国的Intellon、法国Easyplug公司、以色列的ITRAN、西班牙的DS2;设备厂商有美国的ASOKA、韩国的Xeline公司、瑞士的ASCOM公司等。在业界的努力下,随着低压PLC芯片和系统设备的出现,高速PLC试验网络也相继在全球范围内建立了起来。

低压高速PLC技术适用于最后一公里的宽带接入,而中压高速PLC则是指宽带数字信号跨越电力用户变压器的技术。随着低压高速PLC关键技术的突破和不断完善,美国Amperion、西班牙DS2等公司也加大了中压高速PLC的研发力度。2003年,Amperion宣布取得了成功并得到了世界上第一个专利。该技术使得宽带入户向电力线高端延伸了3-5km。目前美国、西班牙和德国等地都有了中压高速PLC试验网。

最近,得到AT&T资助的宾夕法尼亚州立大学研究所研发人员Pouyan Amirshahi和Mohsen Kavehrad在最新发表的研究报告中称,在最佳条件下,他们新开发的电力网接入系统最高速度可接近1Gps,实验理论速度可达2.5Gps。针对一般家庭用户的传输速度也可达数百Mbps,在有中继器的情况下可以传输数千公里。这项技术有望在不久后得到应用。

电力宽带应用从最初的不到100K,到后来的2M和14 Mbps,再到45Mbps、85Mbps和200 Mbps,传输距离从100m到700m,其中2M到14M,技术更新速度无以伦比。高速PLC技术出现,在各国引起高度关注,纷纷着手相关实验和商业应用。国际上相关组织正加紧标PLC进度,开展PLC商业应用比较成熟的国家有西班牙、韩国、日本、美国等。

美国

2003年初,美国通信委员会(Federal Communications Commission ,简称FCC)投票一致通过,研发使用现在的电线为家庭和办公室提供互联网和宽带接入业务。

虽然电线宽带接入技术(BPL)还处于初级阶段,但是FCC称,这项技术可能是解决宽带接入“最后1公里”的方案。BPL技术在美国10多个州境内进行测试。FCC的主席Michael K. Powell称,BPL是第三代宽带技术,也是有发展潜力的一项技术。不久的将来,美国就会了出现BPL、Wi-Fi、卫星和激光多种宽带接入方式的局面。FCC同时称,BPL将促进农村和偏远地区的宽带接入。

IEEE着手制定的BPL硬件规格P1675计划在2006年中期完成规格的制定。通过使用融合计算机与路由器的设备,BPL 将把来自变电所的信号导入光纤,然后把加载在电线上的电流信号发送出去。并且制定的IEEE P1675规格还将对地上及地下使用的BPL 基础设施硬件制定一揽子标准,同时还将提供对BPL设备进行安全设置的指南等。电力宽带的标准制订和光纤、计算机与路由器的设备的融合,将会大大推进PLC的应用进程。

美国UPLC的统计数据表明目前美国电力线宽带共覆盖了10万户家庭,有4个城市进入了商业化运营,其余均为试点。在利用HomePlug产品进行电力线宽带接入运营方面,Telkonet公司和Current通信公司是该领域的领导者。

Telkonet公司创建于1999年,主要为商业和工业用户提供PLC解决方案。其用户包括宾馆酒店、公寓和政府等。目前在全美20个州的50多个公寓社区,共计12000余户在使用其Telkonet iWire System。Telkonet iWire System由网关、耦合器、中继器和网桥组成。网关的作用连接因特网,将以太网信号转换为PLC信号,并将其分发至耦合器;耦合器的作用是直接连接配电盘,将PLC信号注入低压电力线;延长器的作用是扩展PLC信号,接收来自网关的数据,并将其分发至耦合器;网桥用于连接计算机和电源插座,接入因特网。

同中电飞华正在运营的PLC网络相比,Telkonet iWire System具有简单的远程网络管理,便于快速响应用户申告和排除故障、节省安装调试时间、降低现场维护工作量。而且在网桥至网关之间采用专利安全架构,确保电力线网络上的用户间相互隔离。Telkonet iWire System当前采用14Mbps芯片,提供6~7Mbps的对称吞吐量;2005年4季度转为85Mbps芯片,提供35~40Mbps对称吞吐量;2006年3季度将提供200Mbps芯片(HomePlug AV)产品,提供80~85Mbps对称吞吐量。

Current通信公司的名气由于因特网搜索服务领头羊Google公司、通信服务商Hearst媒体集团以及金融服务公司高盛集团等三家公司的投资而变得如日中天。Current通信公司的电力线宽带接入技术方案涵盖了中压和低压,并且具有完善的网络管理系统CT-View。任何符合HomePlug规范的电力线调制解调器都可以接入其网络,并接受CT-View的管理。

Current通信公司的电力线宽带方案能为电力公司提供下列服务:在变电站可以监视一些重要设备,如变压器、电池、小RTU、继电器、数字故障记录仪等;对配电网络可以进行二次侧电压监测、一次侧电流监测、补偿电容监控、故障监视、停电通知、日常维护等;对家庭可进行远程抄表、负荷控制、家居自动化等。该方案实现了电力系统设备间的宽带双向通信,单一通信平台降低了对多种网络架构的需求。在共享的网络上运行多种应用,可以实时监测数据采集和配电网上的重要资产,从而实现了“智能配电网”。

日本

2002年4月日本总务省设立了“电力线通信设备研究会”,探讨追加2~30MHz的可行性。增加带宽后,就能将其传输速度最大提高至200Mbps。2004年7月,日本总务部已按照实用化的原则,修改了通信法的相关限制条款,为各通信运营商进行电力线上网试验扫清了法律上的障碍。据悉,日本最大的电信公司NTT已经开始PLC业务的商业运营。

2005年1月6日,松下电器产业株式会社、三菱电机株式会社及索尼公司宣布,同意成立一个致力于确立高速电力线通信规范的联盟。松下、索尼和三菱在其发表的联合声明中表示,新联盟CEPA将制订电力线上网国际标准,以确保不同公司生产的设备可以互连。对于电力线通信技术十分积极的日本东京电力在2005年3月底,在该公司的住宅内进行最高速度为200Mbps的电力线通信(PLCn)实验,并希望2005年秋季开始提供电力线通信商用服务,以便利用电力线通信建立家庭内部网。在日本电力线上网试验可谓一波三折。2004年8 月底,共获准在14家服务商的28种设备中进行实验,最后将根据试验数据讨论电力线通信具体发展政策,并计划在2006年全面放开电力线通信商业市场。

英国

高速PLC于英国诞生。早在1990年,英国NorWeb公司就开始研究电力线载波通信技术。1995年,该公司又与加拿大北电网络联手,共同开发这项新技术。1996年9月在CIGRE大会期间向各国代表展示了样品,并提供了在曼彻斯特进行20户的试验录像,传输速率达到1Mbps。1998年就已成功地进行了采用传统的输电线路进行互联网接入的试验。随着主芯片性能提高,现在英国约有5万PLC上网用户,平均带宽3Mbps以上。

德国

德国在埃森和曼海姆的两个电力线高速通信网络最早投入商用化运营。早在2000年5月,德国顶级电力公司RWE就开始采用瑞士ASCOM的产品为埃森的电力用户提供电力线数据服务,数率达到2Mbps。2001年3月,RWE公司和Ascom发起一项名PowerNet的计划,两家公司将向大约2万用户提供这种利用电源线路的互联网接入服务。2001年7月还开展了RWE PowerNet计划、RWE PowerSchool和RWE eHome三项业务。2004年8月德国正式颁布PLC商用法律。

在德国的曼海姆,能源公司MVV采用以色列Main.Net公司的产品进行了商用化运营实验,并为此成立了合资公司PPC。PPC可以为每个终端用户提供350kbps~1.2Mbps的带宽,典型小区的用户数为250到300户,最大传输距离为500米,一般的典型传输距离为150~180米。

韩国

韩国XeLine公司成立于1999年5月,主要业务是开发、制造、销售基于PLC的产品和网络解决方案。在2001年3月推出PLC产品解决最后一公里接入、家庭网络应用的方案,在韩国汉城建立了与互联网相连接在示范点。该公司并在德国、日本、美国、中国等地建设了PLC试验点。

在国外,已有数百万电力线高速通信产品用于室内、办公室联网,电力线高速接入在多个国家已达数百个试验网络,主要应用于欧洲和美国等。

中国

中国具有世界最大的有线网络—输电和配电网络;中国目前电话用户不到3亿,但用电用户已超过10亿。这些资源作为建设本地宽带接入网络的物质基础,是其他行业所难以得到的。中国有近10亿农村人口,而农村基本通电,所有农村网络基本上通过本世纪初的农网整改,通信性能优越。农村人口多,基数大,可以利用窄/宽带长距离传输信号,缩减成本,以提供普遍服务。中国的一个变压器普遍提供200~300家庭用户供电,如在变压器下端注入信号使得局端户均成本很低,也大大降低了运营商的硬件投入成本。电力系统介入电信市场,利用PLC技术进行通信将在中国获得极大的发展,高速PLC技术在中国将有着巨大的市场。

中国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对中国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了中国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,自2001年8月在沈阳建立了中国内地第一个高速PLC实验网络以来已有了广阔的发展,目前已在北京、上海、武汉、广州、南京等城市相续开通PLC业务,全国已有1200个住宅小区,约43000户家庭通过电力线上网。

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