宽带PLC和窄带PLC通信技术对比研究

宽带PLC和窄带PLC通信技术对比研究宽带PLC和窄带PLC通信技术比照研究

中图分类号：TN913文章编号：1009-2374〔2022〕19-0040-02DOI：10.13535/jki.11-4406/n.2022.19.018

20世纪20年代，通信行业迎来了快速开展的时期，通信技术不断进步。总的说来通信技术可以分成两个主要的类别：第一类是宽带电力线通信；第二类是窄带电力线通信。所谓宽带电力线通信指的是那些通信速率大于1MHz并且工作频率大于2MHz的通信技术，而窄带电力线通信指的是速率不超过1MHz并且工作频率不超过500kHz的通信技术。

1电力线通信技术概述

1.1宽带PLC技术

在宽带PLC技术开展的初始时期，通信技术规范是多种多样的，但是随着时代的开展和技术的进步，现阶段宽带PLC技术正在逐步走向统一。总的来说，目前比拟常见的200Mbit/sPLC技术主要有三个：第一个是HomePlugAV；第二个是UPAPLC；第三个是HD-PLC。

就HD-PLC技术而言，日本是使用该技术比拟多的国家，其他国家使用的相对较少；HomePlugAV和UPAPLC在全球范围内都有使用者，因此目前两者处于竞争市场份额的状态。

一般来讲，宽带电力线通信技术主要有两个主要用途：第一，用于室内联网。这里的室内联网指的是以宽带电力线通信技术为媒介将室内的不同房间都置于有网络的状态；第二，用于楼宇接入。相较于室内联网，宽带电力线通信技术在楼宇接入的应用还处于不断完善的状态，比拟容易在最后的300米出现问题。

1.2窄带PLC技术

目前不同国家对窄带PLC技术的频带要求有所不同，具体来讲：欧洲国家将窄带PLC技术的频带规定在3～148.5kHz之间；而美国的联邦通讯委员会将窄带PLC技术的频带规定在9～490kHz之间；日本也对窄带PLC技术的频带进行了约束，限制在10～450kHz之间；就我国而言，我国比拟重视3～90kHz的频带。

在窄带PLC技术的开展的初始时期传输速率是比拟小的，最大只能到达几个kbps。此外，在传输数据的过程中经常遭受干扰，在干扰的影响之下经常出现各种各样的问题，从而使得传输结果出现错误。随着科学技术的不断开展，我们逐渐走入了智能时代，人们对数据传输正确率的要求逐渐提高。此时，为了更好地满足人们的需求和要求，人们将OFDM和FEC引入了窄带高速PLC技术，这样就在很大程度上提高了实际应用能力。

2电力线通信技术的应用情况

2.1宽带PLC技术的应用情况

2.1.1宽带PLC技术室内联网技术与应用。现阶段，绝大多数家庭在室内联网时选择的技术都是HomePNA、MoCA、PLC中的一种。HomePNA技术需要线的支持，目前最新版HomePNA技术的物理层速率是320Mbit/s。但是HomePNA技术存在一些劣势，最为关键的就是HomePNA芯片没有方法做到大量的生产，这主要是因为生产该芯片的厂家只有一个。MoCA技术在使用过程中需要同轴电缆的支持，最新版MoCA技术的物理层速率是800Mbit/s。目前，使用MoCA技术比拟多的是北美地区。就我国的家庭而言，使用较多的是PLC技术。相关数据统计结果显示，我国民众对PLC技术的接受程度约为87%。

PLC室内联网技术具有三个不同的规范，这三个规范之间无法兼容，从而导致了每一个规范都占据一定的市场份额，但是无法占据特别多的市场份额。这在一定程度上制约了PLC室内联网技术的长远开展。G.hn技术产品是通信产业的新宠儿，它的出现将会极大地促进通信行业的开展。

将PLC技术应用在室内联网时必须重点关注两方面的能力：第一，单网络性能；第二，邻居网络性能。在我国，使用室内联网PLC技术的家庭绝大多数都居住在公寓楼中，不同家庭用户之间的距离相对较短，这在一定程度上提高了对PLC技术关于邻居网络性能的要求。在公寓楼中，当相邻的家庭之间同时翻开网络时，如果这些网路可以共同存在，这时就会出现多个信号，从而使得各自的网络性能无法到达最优水平。当邻近的网络具有对等的通信条件时，则这些家庭就会共享一个宽带，并将其进行均分处理。如何不断提升邻居网络性能，从而使得邻近的家庭都可以享受到称心的网络是人们十分关怀的问题。从芯片的角度来提升邻居网络性能是可行的，也是很多厂商努力的方向。现阶段，比拟常用的提高邻居网络性能的办法主要有两种，分别是对功率进行有效的控制以及虚拟信道。

2.1.2宽带PLC技术宽带接入计划与应用。对PLC宽带接入的运营主要有两种办法：第一，电信运营商直接运营。使用者要想使用PLC宽带接入，他们就必须首先向电信运营商提交相关业务申请，接下来电信运营商给予使用者一个PPPoE账号和一个PLC接入客户端；第二，小区物业间接运营。电信运营商给予小区物业一个公网IP地址，接下来使用者向小区物业提交PLC宽带接入申请，物业再给使用者一个私网地址。

总的来说，PLC宽带接入是一项比室内联网复杂的业务，我国居民的居民格调千差万别，大体上可以分成下列种类：公寓楼、TOWNHOUSE、别墅等，不同的住宅需要不同的PLC宽带接入方式。具体来讲，当居民所住公寓楼的层数不是很多时，为了接入PLC宽带可以为整栋楼配备一个总配电柜；当居民所住公寓楼的层数很多时，已经属于超高层公寓楼，此时可以为每一层的使用者配备一个配电房。

PLC宽带接入方式具有的优势主要有：第一，通过居民楼的电力线实现宽带承载；第二，不需要本钱投入很多的局端设备；第三，使用者在使用过程中不会觉得十分复杂。但是PLC宽带接入方式也具有一定的劣势：第一，在接入之前相关人员需要发展繁琐的项目勘察工作；第二，施工过程十分复杂；第三，该种接入方式要求设备要具备较强的抗干扰能力。2.2窄带PLC技术的应用情况

2.2.1窄带PLC技术的主要规范。和一些兴旺国家相比，我国对电力线载波通信技术的研究起步较晚，到现在为止我国还没有关于窄带高速PLC的比拟成熟的规范。但是，在该领域比拟兴旺的国家早就形成了相关的规范。现阶段，国外比拟常见的窄带高速PLC规范主要有三种，分别是PRIME、G3-PLC和ITU-T批准通过的G.hnem，上述三种规范都波及了OFDM调制解调技术。

第一，PRIME规范。使用PRIME规范的主要是一些欧洲国家，首次使用该规范的企业是IBERDROLA供电公司。PRIME规范明确指出了信号在通信过程中需要的频带是CENELEC-A，频率最小值是3kHz，最大值是95kHz，数据在传输过程中的最大速率是130kbps。2022年，西班牙开始电力公司IBERDROLA方案大批量的安装以PRIME规范为根底的电表，最开始安装的数量是10万台。

第二，G3-PLC规范。G3-PLC规范的提出者有两个，分别是ElectriciteReseauDistributionFrance，法国配电网络公司，简称ERDF，以及Maxim，美信半导体公司。在该规范的支持之下，数据传送的最小速率是20kbps，最大速率是300kbps。现阶段，人们已经对G3-PLC规范在法国和美国进行了测试，测试结果非常

理想。

第三，ITU-TG.hnem规范。前面介绍的两种规范之间互不兼容，这就在一定程度上限制了它们的实际应用。ITU-TG.hnem规范的出现很好地解决了这一问题，ITU-TG.hnem规范具有一定的统一性，用户可以在全球范围内使用该规范。此外，ITU-TG.hnem规范兼顾了G3-PLC规范和PRIME规范的优势，还具有一些其他独特的优势。总的来说，ITU-TG.hnem规范是一种比拟新型的通信规范，它在传送数据时的最大速率可以到达1Mbps。

目前，PRIME规范支持的频带介于3～95kHz之间，而G3-PLC规范支持的频带介于10～490kHz之间，ITU-TG.hnem规范支持的频带和G3-PLC规范相同。

2.2.2高速窄带PLC技术在智能电网的应用。窄带高速电力线载波通信可以使用在智能电网中，这主要是因为窄带高速电力线载波通信的支持下，智能电网可以实现实时通信。此外，窄带高速电力线载波通信还可以应用到配用电网络自动化通信，具体来讲包括AMR/AMI、DSM、V2G通信、家庭能源管理等。

AMR/AMI早在很久之前就开始引入了PLC技术，随着时代的开展和社会的进步，电力系统对自身的要求不断提高，电力系统非常重视对实时监督和调度的开发，电力线载波技术的出现和开展极大地满足了电力系统的需求。到现在为止，全球范围内已经拥有超过几百万的基于PLC技术的PLC