PLC发展原理与适用场景精要

1、PLC技术的发展简史电力线通信技术出现于 20世纪20年代初期，由于历史技术水平和应用需求的限制，最初的电力线只是用作传输低速信号，最早的应用实例是电力线电话。2000年起，由于互联网的飞速发展，电力线通信技术由于其经济、灵活、方便的特点, 得到了真正意义上的全球性发展，高速PLC开始出现(1Mbits/s )。2000年，由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司成立家庭插电联盟”(HomePlugPowerline Alliance ),致力于创造共同的家用电线网络通讯技术标准，目前该组织已发展到近百家公司。2001 年6月，HPA (家庭插电联盟)发布了其标准的第1个版本 Home-P

2、lugSpecfication1.0 ,将数据传输速率定为14Mbit/s ,采用OFDM 调制解调技术，MAC层协议为CSMA/CA。基于该标准生产的高速 PLC产品占有早期市场的大量份额。2005年以后，欧盟及美国政府已明确表示支持高速PLC技术的使用。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网络。2009年，IEEE通过了 P1901草案，意味着全球首个电力线宽带标准规范的第一份草 案已经获得通过。2010年后，P1901草案获得批准，正式成为全球第一个电力线宽带通信的标准。支 持该协议的主要芯片厂家 intellon 立即推出了相关芯片产品。

3、其发布的HomePlug AV 及HomePlug BPL 标准成为新的国际主流芯片。2011年，intellon 公司被高通公司收购。回顾2001年-2010年，期间PLC技术形成了 3个主流标准，其对应的成员公司代表 如下：? 家庭插电联盟(HomePlug Association, HPA )，代表性厂家是美国 Intellon? 通用电力线联盟 (Universal Powerline Association, UPA)代表性厂家是西班牙DS2? 消费电子电力线通信联盟 (CE-Powerline Communication Alliance, CEPCA),主要代表性厂家是日本Pan

4、asonic日本Panasonic 由于是HPA成员，其在 P1901草案通过后将支持的技术过度到了 P1901上来，P1901标准由于成员厂家众多(涵盖思科、Comcast、通用电气、英特尔、LG电子、摩托罗拉、RadioShack 、三星电子、夏普美国实验室和德州仪器( TI )等等)，成为主流标准。标准演进图：14Mbps200500Mbps J大 FIGbps市场分布图:OthersSPiCtOMIntelion64%国内高速 PLC的研究也基本是从2000年开始，上一代的PLC芯片，主要以HomePlug1.0规范为主，物理层速率多是14Mbps ,当时由于整体技术的不成熟，速率低、

5、抗干扰能力低、通讯距离短，在国内应用市场昙花一现后转入了研究层面。PLC技术基本原理PLC的核心原理是利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流，然后在电力线上进行传输。在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。PLC设备分局端和调制解调器（终端），局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后， 通过用户的配电线路 传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。具体的电力线载波双向传输模块的设计思想：由调制器、振荡器、功放、T/R转向开关

6、、耦合电路和解调器等部分组成的传输模块，其中振荡器是为调制器提供一个载波信号。在发射数据时，待发信号从 TXD端发出后，经调制器进行调制，然后将已调信号送到功放级进 行放大，再经过 T/R转向开关和耦合电路把已调信号加载到电力线上。接收数据时，发射 模块发送出的已调信号通过耦合电路和T/R转向开关进入解调器，经解调器解调后提取原始信号，并将原始信号从RXD端送到下一级的数字设备中。从目前的发展阶段来看，电力线通信的技术涵盖了以太网技术与电力技术及一些特殊的 通信编码调制技术。 PLC在OSI的第二层以上符合标准的 802.3以太网规范。以太网是以 点对点方式传输 802.3格式帧的网络，以太网

7、数据帧均遵从IEEE发布的802.3标准。PLC则是以太网的一个分支， 区别在于在物理层中介质更换为电力线，并且在第二层上采用了基于CSMA/CA的广播共享方式。为了解决在强电环境下对高频数据通信的干扰，HomePLUG规范中引入了 OFDM调制方式，并且在标准规范中保证了与国际电磁兼容的适配，以避免电磁泄漏对通信及其他设备电器的影响。CSMA/CA :载波监听多路访问/冲突防止，由于电力线通信技术基于民用家庭（办公） 电线，因此无法为每一个端站划分独立的物理信道，从而 PLC只能基于共享方式。这样冲 突就不能避免，而电力线的拓扑环境比较随意无序，因此传统的冲突检测难以进行，因此引入了新的协议

8、：CSMA/CA ,该协议的目的不是为了检测冲突，而是籍由划分时间段的方法 来避免冲突。OFDM :正交频分复用，OFDM是在严重电磁干扰的通信环境下保证数据稳定完整传 输的技术措施，HpmePLUG 1.0的规范覆盖4-21MHz的通信频段，在这个频段内划分了 84个OFDM通信信道，。OFDM的原理是几个通信信道按90度的相位作频分，这样的结果是当某一个信道波形过零点时相邻信道的波形恰好是幅值最大值，这样就保证了信道间的波形不会因外来的干扰而交叠，串扰。HomePLUG是欧洲电力线联盟专为家庭电力环境下开发的通信标准规范，因此在办公 及居民家庭环境下使用 HomePLUG的产品与技术没有任

9、何限制； 而当在楼宇接入的环境下 使用时，HomePLUG并不建议使用纯电力环境来架设PLC网络。相应的解决方法是使用标准的以太网介质来连接大楼内的多个PLC网络。PLC利用1.6M到30M频带范围传输信号。在发送时，利用 GMSK或OFDM调制技 术将用户数据进行调制，然后在电力线上进行传输，在接收端，先经过滤波器将调制信号滤出，再经过解调，就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同在4.5M75M之间。三PLC技术的适用场景海亿康电力线宽带解决方案，是海亿康科技针对运营商和集团用户，基于HomePlugAV/IEEE P1901 标准，通过无处不在的低压电力线这个基础网络， 提

10、出的新一代 端到端解决方案，可广泛应用在小区、写字楼和酒店等环境中的用户接入，具有可运营、可管理、投资少、部署快、高带宽、高容量等特点。解决方案由：统一网管、局端设备、用户终端设备组成，统一网管可以实现远程管理；局端设备负责管理终端设备的接入；用户终端可以为用户提供包括以太网、WiFi等多样的上网服务。针对不同容量，不同用户数的需求，海亿康提供了200Mbps和500Mbps两套产品，同时计划推出1Gbps的产品，通过这个产品系列，可以满足低容量、低成本和高带宽、高 性能等多样化的用户需求。海亿康的局端设备和统一网管系统是作为新一代解决方案区别于传统电力线上网方案 的本质特征，通过局端设备，统

11、一网管可以方便的对实现局端对终端设备进行远程管理：主要包含局端设备配置管理、终端设备配置管理、性能统计、故障管理、安全管理、查询等内容。统一网管系统在实现标准的 SNMP三层协议的同时， 集成了海亿康独有的 HCMP二层 网络管理协议，可以自适应各种复杂的网络环境，实现对设备的完全管理。海亿康电力线宽带解决方案，在向用户提供低投入、 高效益的用户接入方案的同时，紧跟国际主流的标准和技术， 充分考虑保护用户的投资，以及未来的扩容、设备兼容性等需求。方案的整理架构图如下：9小区配电统招盛t'H&TTHtin口口口口 二 on 门口口口口 田口口” hDUQtJ 口 口口口 二口口

12、口口 二 on 口口口 口口(D高层住宅小区定义：各类型高层住宅小区。特征：新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度大且集中，每栋楼内大约有150 到 200 户。其低压配电网结构是： 楼内地下室通常有独立的配电间，一台配电变压器将10KV电压转变为220V民用电压。楼内有多条电力线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户输电。电力线三相负载基本平均， 楼层的竖井有配电箱，箱内有楼层总电表和各户的分电表。按照50%业务渗透率，可以 23层每40户共用一个电力桥。火推：；零线以仄网战(2)低层多单元板楼定义：各类型低层多单元板楼。特征：住宅楼每栋在 10层以下，分为多个单元，每个单元有独立的楼梯，每层26户。楼中通常有 6080住户，大一些的可达 100户。其低压配电网结构的特点是：一台配电变压器负责56栋楼，每单元有一条电力线从底层一直到达顶层，一层有单元所有用户的总电表。组网方案：以配电网物理网络划分为基础，一个单元放置一台PLC局端设备，用户共享电力线。用户较少时，可以扩大共享范围，几个单元甚至几栋楼实现共享。 当用户增多时，再根据用户的分布， 适当增加局端设备， 灵活划分共享范围。 该方案针对用户相对集中、上 网需求一般的住宅楼。按照50%业务渗透率，可以根据需要每栋楼共用各用一个电力桥。(3)高层多单元板楼定义：各类型高层多单元板楼。特征：高层多单元板楼在同一单元