电力线传输数据和话音信号(PLC).doc

1、 电力线传输数据和话音信号(PLC)1.引言电力线上网，也称为PLC技术接入，而PLC技术就是Power Line Communication英文名称的缩写。这种技术主要是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。以前该技术只作为长距离调度的通信手段，随着Internet技术的飞速发展，利用220V低压电力线传输高速数据的价值越来越为人们所重视。因为它具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点，被认为是提供互联网“最后一公里”解决方案最具竞争力的技术之一。 该技术是把载有信息的高频加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传

2、递，从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和有线电视等多种应用。用户只需要添加一个特制的调制解调器，这个调制调解器的数据线顶端是一个与常规电源插头规格相同的插头。用户将电脑的网卡与调制解调器接通，再将调制解调器插上电源插座，电脑即可上网2. 电线上网可行性分析2.1 绪论从33.6 kbps 的拨号，到128 kbps的ISDN，再到主流的512 kbps 和1 Mbps的ADSL接入方式，用户连接到Internet的方式发生了翻天覆地的变化。而一直争议较大的电力线上网接入方式，虽然目前在我国还只处于试验阶段，但自从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

3、阔的发展。本章将从电力线上网的起源，在各国的发展情况以及电力线上网的优点和现仍存在的问题四个方面，详细分析电力线上网可行性。2.2电力线上网技术的起源与发展2.2.1国外电力线上网技术的发展英国NORWEB通信公司在1990年就开始对电力载波通信进行研究，1995年，该公司又与加拿大Nortel公司联手，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技术原理和演示产品，提供了在曼切斯特进行20户小范围试验的录像资料，传输速率达到1Mbps ，利用包交换规约以及先进的网络调制技术，可以实现数字化声音和数据传输，但由于资金上的原因，于1999年放弃该项工作；1998年，美国

4、lntelogis公司推出了passPort商业化PLC产品，用于户内联网，最高速率为350kbps。由于技术不成熟，亦未能大规模商用，以使PLC技术在研究和改进中发展。到2001年初，PLC专用芯片制造技术的进展明显加速，美国lntellon公司用于户内联网的14Mbps芯片达到实用水平；欧洲西班牙DS2公司的芯片速率也达到45Mbps；随之，许多国家的研究机构开展了PLC技术的研究和开发，如美国的Intellon、Inari(Intelogis)、ITRAN等公司，韩国的Xeline公司，欧洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的传输速率从1Mbps发展到2Mbps、14Mbp

5、s、45Mbps。 瑞士ASCOM公司1998年开始进入PLC技术研究领域，1999年在德国RWE公司实验取得成功，2000年与欧洲、东南亚以及拉丁美洲的20个大型企业或电信运行商联合建设了实验系统，试验的用户数超过2000个，并全部取得了成功。 德国RWE电力线通信公司（RWE Powerline GmbH）从1997年开始与瑞士ASCOM公司合作开发PLC产品，1999年汉诺威展览会上展出了样机，2000年5月开始进行200户的现场试验。2000年11月起在德国埃森RWE Plug公司总部大厅开放PLC演示样板间。2001春季推出了RWE PowerNet（PLC上网）、RWE Power

6、School（PLC学校联网）和RWE eHome（智能家庭自动化）三项业务及相应产品。自2001年7月1日起正式开始商用化，致力于德国电力线接入市场的运营、数字化家居的建设以及电力线数字学校的建设和运营。RWE电力线宽带接入产品在德国的Essen(埃森)安装了1500户。从而使RWE公司成为世界上首家宣布实现PLC接入系统商业化运营的企业，同时德国也是迄今为止世界上唯一允许PLC进入商业化运行的国家，并颁布了有关法律（NB30）。RWE公司的PLC接入系统提供的数据服务是上行、下行对称的，最大为2Mbps，为多用户共享带宽；德国电信的ADSL提供的是不对称服务，下行为768Kbps, 上行为

7、128 Kbps，为每个用户专用带宽。从最高接入速率上看，RWE的PLC系统下行接入速率比ADSL快3倍，上行速率快15倍。和ISDN相比，PLC的接入速率快70倍。2002年RWE计划推出IP电话业务，并深入研究开展视频会议、视频点播、网上电视、网上广播等业务。 韩国Xeline公司成立于1999年5月，它的前身是韩国Keyin Telecom公司。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月在德国汉诺威举办的CeBIT 2001展览会上，推出PLC产品解决最后一公里接入、家庭网络应用解决方案。在韩国汉城建立了与互联网相连接的示范点，实现了同步互联网接入的家庭联

8、网、文件共享和MP3音乐播送。目前，该公司除在汉城外，还在德国、日本、美国、中国等地建设了PLC试验点，产品传输速率从1Mbps到32Mbps。 随着PLC技术的发展，相继成立了相关的国际性PLC组织，例如 (HomePlug Powerline Alliance)、电力线通信技术论坛（PLC Forum）和电力线作为可供选择的本地接入系统协会PALAS (Powerline as an Alternative Local Access)等。其中HomePlug电力线联盟由思科系统、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司于2001年4月成立，致力于创造共同的家用电线网络通讯技术标准。美国Adva

9、nced Micro Devices(AMD)、美国Conexant Systems、美国Enikia、美国Intellon、 美国Motorola、Panasonic、美国S3下属的Diamond Multimedia、美国Tandy/RadioShack以及美国Texas Instruments等都参加了HomePlug Powerline Alliance。目前，HomePlug电力线联盟已有90家公司参与该组织标准的制定工作，并已制定了第一个标准草案(HomePlug 1.0 specification)。这些组织正在研究PLC技术标准、市场推进和政府管制政策等问题。2.2.2国内电力

10、线技术的发展从2001年8月由中国电力科学院通信技术研究所在中国第一个PLC试验小区“沈阳电业新村智能小区”的开通开始，到2003年，全国通过PLC方式接入互联网的居民总户数已经突破两万户，按当前“通行”的每户每月收取100元服务费计算，PCL每年为PLC运营者带来超过2400万人民币的业务总收入，并且，这一总量还在继续增长。2001年，我国福建省电力试验研究院研制成功“数字化输电线路技术“的核心产品电力调制解调器及多个相关产品，其传输速率达到10M。同时国电通信中心采用国内外电力线通信(PLC)组网设备，在北京某生活小区成功地进行了lnternet接人试验，并获得了较理想效果。随着我国技术研

11、究和实际应用已取得突破性进展。截至2005年，由国电通信中心组织、中电飞华公司实施的北京电力线宽带接入试验网，覆盖了500多个城市居民小区，接入楼宇近4000栋，开通用户4万余家，并且正以每月开通3000多户的速度推进。以上在各国的近20年的进展，表明了电力线上网已经走出试验室，开始趋于成熟并走向应用，开始展示出自身的优势。电力线上网目前仅处于试运行阶段，真正普及需要5到10年时间都有可能。 国内做得比较好的PLC运营商是中电飞华公司。中电飞华公司由国电通信中心(或称中国电通)控股，其参股的股东都是有国家电力公司背景的公司。当前，电力线上网的推广和应用，都由国电通信中心牵头。 国电通信中心是负

12、责全国电力通信网络规划、设计与施工的职能机构，该机构于2001年5月取得了信产部颁发的ISP(网络服务供应商)业务经营许可证。 中电飞华ISP经营牌照则直到2003年8月份才到手。但信产部电信管理局一位官员表示，给了中电飞华ISP牌照，并没有允许它可以利用电力线传输，这项业务信息产业部一直在组织调研，并没有批准，所以“它是一种违规经营”。当前，国内电力线的入网测试规范还有所欠缺，也没有形成正常的商业环境。2.3电力线上网的优点首先是其无可比拟的网络覆盖优势,居民家里可以没有五类线,可以没有双绞线,也可以没有DDN,但谁都离不开电力线。据了解,我国目前电话用户不到3亿,但用电用户已超过10亿。在

13、广阔的农村地区,特别是那些电话网络不太发达的地区,PLC会更有用武之地。毕竟,电力网规模之大,是其他任何网都不可比拟的。虽然这些地区上网短期需求量并不大,市场发展成熟较慢,但会存在电力线上网先入为主的局面,可以有先行之利,对PLC的长远发展和扩张非常有利。 其次是它可充分利用现有的低压配电网络基础设施,不再需要任何新的线路铺设,随意接入,是一种“No New Wires”技术,简单方便的安装设备以及使用方式,节约了资源和费用;无需挖沟和穿墙打洞,避免了对建筑物和公用设施的破坏,同时也节省了人力;共享互联网络连接;可以在任何客户进行网络连接;移动计算机至任意位置,简单使用;高通讯速率,可达到14

14、Mbps(将来通过升级设备可达100Mbps),可使用VOD点播;数据加密,提供高安全性和高可靠性能。 高速访问可以为用户提供高速因特网访问服务、话音服务,从而为用户上网和打电话增加了新的选择,有利于其它电信服务商改善服务、降低价格。家居自动化的生力军通过遍布各个房间的墙上插座将智能家电联网,提前享用数字化家庭的舒适和便利。物理安全性强利用电力线的永久在线连接,构建的防火、防盗、防有毒气体泄漏等的保安监控系统,让上班族高枕无忧。构建的医疗急救系统,让有老人、孩子和病人的家庭倍感放心。远程读取方便远程自动读出水、电、气表数据,使公用事业公司节省大量费用,也方便了用户。 无所不在的电力功能,比较容

15、易实现或者说推动智能化大厦和家庭智能化。这就是电力猫的竞争力。2.4电力线上网的缺点技术瓶颈尚待突破。PLC与电话线上网从本质上来讲并没有区别,都是利用铜线作为传输媒质。而铜线上网的最大问题就是不能解决传输带宽的问题,这是电力线上网面临的首道关卡。PLC试验网络接入速度较快,不但远远超过普通拨号和ISDN,也已超过ADSL,上网桌面速率达到2Mpbs。但这个速度只是理想情况下的最高速度,电力线上网就是铜线上网,在铜线上不可能无限制地提升传输数据通讯容量的潜能。其次,电力线上网所产生的辐射问题不易解决。因为电力网使用的大多是非屏蔽线,用它来传输数据不可避免地会形成电磁辐射,从而会对其他无线通信,

16、如公安部门或军事部门的通信造成干扰。再次,电力线上网存在着不稳定的问题。电力线不同于普通的数据通信线路,当作为一种数据传输的媒介时,会遇到许多干扰。电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源,如吸尘器、电冰箱、洗衣机等;其次,电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比,电力线上接入了很多电器,这些电器任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源,因而导致电力线的特性不断变化。最后,在网络管理上也有麻烦。PLC并非如一般用户所想象的只要安装PLC调制解调器即可,事实上还是要一个通信骨干网支撑,由骨干网连接到PLC局端设备(MDU),再连接到用户PLC调制解调器

17、。 随着PLC技术的发展,以上问题都将可以解决。然而,目前HFC、ADSL、以太网等其他宽带技术都已相继投入商用,正所谓“先下手为强”,留给PLC的时间已经不多了。 没有好与坏的技术,只有是否合适的技术。不管是HFC、ADSL还是以太网或者PLC技术,最后要让市场接受,关键还要看它能提供什么样的服务以及是否有成本优势。电通如果能够攻克技术上的难题,再加上出色的运营能力,有可能在宽带市场占有一席之地的。3.电力线上网的实现3.1绪论电力线不同于普通的数据通信线路，当作为一种数据传输的媒介时，遇到许多干扰：首先，电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源，如吸尘器、开关电源、电冰箱、洗衣机等，其次，电力

18、线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比，电力线上接入了很多电器、音响设备，这些设备任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源，因而导致电力线的特性不断地变化。为了克服各种干扰，电力线通信系统采用的调制技术主要是OFDM（正交频分复用）、DMT（多载波调制）、扩频及常规的QPSK，FSK等，为适应高速率的传输要求，多载波正交频分复用将是解决传输频带利用率的有效方法。3.2电力线上网所应用的技术实现电力线上网的关键技术：电力线通信（PLC）。电力线通信(Power Line Communication)技术简称为PLC技术，是目前发展前景十分看好的宽带接

19、入技术，是利用配电网低压线路传输高速数据、话音、图象等多媒体业务信号的一种通信方式。研究开发此项技术，对于充分利用电力设施，发挥电力资源优势，发展电力通信产业，为电力企业提供进入电信公共服务的技术手段，为电信用户提供方便的价格合理的宽带接入(访问Internet)手段，实现数据、语音、视频和电力的“四网合一”，具有十分广阔的前景。早在20世纪90年代初，一些国家开始在这方面进行研究，由于技术不成熟，发展速度缓慢。进入21世纪以来，PLC芯片技术有所突破，此项技术的发展速度明显加快，目前正朝着实用化方向发展。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

20、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4.5M45M之间。PLC设备分局端和调制解调器，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。PLC传输技术，是为提供端到端接入而设计的。它贯穿了从家用电源插座和最终用户终端到电信网络的入口点。PLC技术利用室内电源线网络将IP包从用户PC传送至一个家庭室内入口点的集成器，在这一入口点，另外一个传输段利用低压配

21、电网将数据传输至同时为多个家庭提供电源的变压器。1PLC技术主要包括这么几个要素：（1）电力线网络单元(PNU) ： 它负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。通过适当的电信干线接口，PNU再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质，PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。（2）电源线网络终端(PNT) ： 它为最终用户PC或其它用户提供适当的接口，如以太网或是USB。为了降低成本，这一独立设备能够和PC或其它设备相集成。（3）偶合设备(CouplingUnit) ：是将信号传入线路并过滤噪音的。目前它还是一个插销插入电插座的相对独立的设备，今后它可能会和PLC调制解调器集成于一体。

22、PLC调制解调器和PC内的偶合设备的集合体有一天将使PC可以直接在网上运行。（4）正交频分多路复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM技术) ：可以提高电力线网络传输质量。它是一种多载波调制技术。传输质量的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量，然而对于传输突发性Internet数据流它却是个理想的网络。即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错技术可以确保可靠的数据传输。正交频分多路复用技术采用多路窄带正交子载波，同时传输多路数据，每路信号的码

23、元时间较长，可以避免码元间干扰。通过动态选择可用的子载波，该技术可以减少窄带干扰和频率谷点的影响。OFDM技术的应用可以追溯到本世纪六十年代，主要用于军用高频通信系统。但是，一个OFDM系统的结构非常复杂，从而限制了其进一步推广。直到70年代，人们提出了采用离散傅立叶变换来实现多个载波的调制，以软件方法实现复杂的OFDM处理，简化了系统结构，使得OFDM技术更趋于实用化。近年来，由于数字信号处理（DSP）技术的飞速发展，OFDM作为一种可以有效对抗信号波形间干扰的高速传输技术已经被广泛应用于民用通信系统中。 OFDM技术已应用于高速MODEM和无线调频信道上的宽带数据传输。第四代移动通信（4G

24、）中将采用OFDM技术，这使数据传输速率可以达到10Mbit/s，目前在无线局域网中也已采用了该技术。正在筹备之中的数码地面波电视播放以及正在开发中的高速无线LAN IEEE 802.11a都预定采用这项新技术。正交频分多路复用技术可以提高电力线网络传输质量，即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错技术可以确保可靠的数据传输。在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率，还可以抵制等幅波干扰。但OFDM收信机复杂，成本高，要求收信大动态范围的线性放大，对瞬间干

25、扰敏感。（5）扩频技术（SST）在目前的实际应用中，为了实现用于家庭或经济产品上的通信与控制网络，需要更为可靠的多用户环境的PLC通信技术，扩频载波通信技术就应运而生了。扩频通信相对于窄带通信而言具有一定技术上的优势，主要表现在抗干扰方面。因为扩频载波信号的带宽通常较大（几十至几百KHz），所以其受干扰的频率范围所占比例相对减小，换句话讲，就是各种噪声仅能影响到一小部分所要传输的信号，而大多数的信号都能够完整、正确的到达目的地，所以对于各种类型的干扰都具有较强的抵抗性。对于最常见的脉冲噪声而言，尽管窄带通信中的接收器具有较窄的通带，使得仅有一小部分噪声能进入接收器，但由于此类接收装置中的滤波器

26、具有高品质因素，瞬间的脉冲噪声会使其发生自干扰，而引起它对传输来的信号产生误操作；而使用低品质因素的滤波器又会使通带带宽加大，令更多的噪声进入接收器，所以窄带通信对脉冲噪声的抵抗性较差。然而利用扩频技术，当接收到具有较大能量的噪声信号时，接收器会在噪声的高能部分到达时自动停止工作，所以接收方仅对一小部分受影响的信号进行纠错解码即可；另外，扩频接收设备使用的滤波器具有较低的品质因素，因而不会造成系统自干扰，所以扩频技术具有较强的抗噪能力。3.3实现电线上网的具体设备产品分析电力线上网的核心产品是调整电力调制解调器，该调制解调器又称“电力猫”。这种上网方式实际上利用了目前已有的宽带骨干、城域网，使

27、用特殊的转换设备，将因特网运营商提供的宽带网络中的信息信号接入小区局端电力线，用户电脑只要通过电力调制解调器连接到户内220伏交流电源插座即可上网。电力猫倒底是什么，要明确的是它是一种PC上网可选择的模式，就像我们是通过Modem、ADSL Modem或者是网卡上网一样，网络信号并不是来自电业局，而依旧是来自传统ISP服务商（ISP：全称为Internet Service Provider，即因特网服务提供商，能提供拨号上网服务、网上浏览、下载文件、收发电子邮件等服务）。作为一种新兴的上网模式，电力猫可以说是目前上网模式的一种补充，而不是一种全新的ISP接入，因为宽带数据还是由现在的ISP商提

28、供，例如联通、网通、移动、铁通、电通等等。如果借用“最后一公里”的概念，那么电力线上网模式可以表述为“1110米”的新模式，提供ISP数据转换的电力路由器位居1000米和100米之间；而将位于电网上的Internet数据转换为电脑能够识别的数字信号的电力猫位居100米和10米之间。在小区内的其他上网模式中，在1000 100米之间需要大量的布线，施工；整体工程难度比较大，而如果通过电线这种每家每户必有的线路来传输数据，不但可以节约大量网络布线成本，同时对那些早期施工中没有进行网络布线的小区来说是一种相当快捷的宽带普及方案。 （电力猫连接示意图）在电力线上网技术中，电力猫应用十分广泛，它利用电线

29、传送高频信号，把载有信息的高频信号加载于电 流上，然后用电线传输，接收信息的调制解调器再把高频信号从电流中“分解”出来，并传送到计算机或电话上，从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和收看IPTV、使用视频监控设备等多种应用。电力猫需配对使用，只需将一只电力猫插在用户的电脑上，另一只插入家中任何一个电源插座，就可以实现高达85Mbps 或200 Mbps 的传输数率。 现在市场主流为85Mbps和200Mbps两种速率,但是也存在22Mbps和14Mbps等速率电力猫，在电信宽带快速提速的今天，22Mbps和14Mbps电力猫勉强能用于浏览网页，无法满足IPTV等更高端的网络设备使用需求

30、。因此85Mbps和200Mbps电力猫应运而生。 使用电力猫上网其实就是通过电力线进行宽带上网的Modem的俗称。它可以将你家中的任何一个普通电源插座转换为网络接口，无须另外布线就可以轻松上网浏览网站、收发电子邮件、或是传递大型档案， 并具备128-bit DES（Data Encryption Security）数据加密保护功能，同时更兼顾了数据传输的安全性。 例如家庭上网，一户家庭一般是一个网络接口。但是随着笔记本等便捷式网络终端的普及，固定的网络接口显然限制了其使用的地域，带来了极大不便。尤其是无线网络无法保证效果的情况下，电力猫就很好的解决了这一问题，它拥有即插即用的特点，用户无需安

31、装任何软件和驱动程序，最大程度上的增加了其适用性。普通情况下20Mbps的传输速率电力猫便可以满足普通家庭中的不同房间内通过高速宽带轻松实现上网及收看高清IPTV的需求。上图中，是有台湾zinwell兆赫所生产的，zpl-203和zpl-210 200M电力猫的使用图示，充分显示其便捷多功能特点4.电力线的上网应用4.1电力线上网解决方案4.1.1在企业以及酒店中的应用对于企业或宾馆，这类场所一般都采用三相四线制分相平衡供电，零线共用。用户端不存在分电表，信号回路比较通畅，当用户数不多时，可以用一台PLC局端设备进行信号覆盖，将PLC局端设备安装在总配电间内，利用耦合器将信号耦合到三相四线中，

32、实现信号注入。如果用户数较多，可以采用多台PLC局端设备进行信号覆盖,其中每台局端设备设置不同的密码以区分不同的用户，在以太网部分利用交换机划分VLAN，避免信号冲突，并增加网络的安全性。此方案可以灵活的扩展用户数量，信号能分布在所有的供电端口上，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。用户终端可以采用USB接口或者选用RJ45接口的PLC设备 （网络拓扑图）4.1.2在小区宽带接入中的应用在我国供电方式一般采用三相四线制，再以单相方式通过电表平衡供电给每个用户，单元内每户电表集中在1至2个电表箱内。当以电力线作为传输媒体接入internet时，开工时只需在楼里配备一台PLC局端设备进行信号覆盖，

33、通过将传统的以太网信号转化成在220V的民用电力线上传输的高频信号，采用耦合器将信号耦合到三相四线中，实现信号加载和传输。此时传统意义上的电力线就成了用户上网的传输媒体了！如果单元的电表是集中放置时更可在电表后进行信号耦合，此时信号加入后不受电表的磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小。需要上网的用户只需要有一台PLC用户端设备就可以了，随着用户数增加到15个或以上时ISP可再增加一台PLC局端设备以便保证用户的接入速度不小于512K。以此类推当出口带宽足够时，随着用户数的增加ISP只要适时地增加PLC局端设备的数量，就可保证用户的连接速度不小于512K。采用信号回路迂回至电表箱，

34、分别在用户电表后端利用磁环将信号耦合到供电线路，此方案信号加入后不受电表的强磁场干扰，信号分配均匀，受电源总负荷变化的影响力小，最后数据网线汇总到交换设备连接外网。 （ 网络的典型拓扑图）4.1.3宽带PLC modem 用于家庭使用的各种组网方案1）一个宽带入口，一台电脑通常在家庭内部，宽带入口被固定在书房或其他室内位置，如要临时在其它地方上网，比如孩子的房间，就需要再拉线，十分不便。这种情况下，可以用两个宽带电力猫来解决问题 其中，电力猫1起到网桥的作用，实现了INTERNET信号和电力线载波信号的桥接，电力猫2实现电力线载波信号的调制解调。电力猫1插好后，电力猫2可以插在户内的任何插座。

35、2）一个宽带入口，多台电脑同时上网通常，一个宽带入口只有一个公网动态IP，需要经过路由器（Router）实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配(DHCP),从而实现多台电脑共享一个宽带入口，同时上网。此种目的可有两种选择：一是用户已经有了一台标准的路由器（Router）,可以用N个电力猫实现N-1台电脑同时上网（相当于组建了N-1台电脑的局域网），见示意图2。二是用户没有标准的路由器（Router）,则可以用选用本公司的电力路由器（PLC Router）实现内置网络地址转换（NAT）和动态地址分配（DHCP），同时实现INTERNET信号和电力线载波信号的桥接，再用N个电力猫实现N台电脑

36、同时上网（相当于组建了N台电脑的局域网）其中，电力猫1起到网桥的作用，实现了INTERNET信号和电力线载波信号的桥接，电力猫2到N实现电力线载波信号的调制解调。各电力猫的设备码必须相同，为安全起见，建议将电力猫的出厂设备密码进行修改，以防止其他用户使用你的资源。4.2基于电力线数字家庭实现方案数字家庭一个主要应用领域就是基于网络实现对家电的控制，如网络空调、网络冰箱、网络电饭锅等。家电网络化的目的在于实现用户对家电的异地远程监控，如通过Internet对家里的空调进行遥控操作，包括开机、关机、温度调节等。另外，家庭电器设备与相关机构的互连，如网络冰箱可以将冰箱内的物品消耗和存量情况通报物流配

37、送公司。物流配送公司将根据用户的消费习惯及时补充物品。 基于电力线网信息家电的实现方案可以包含两个部分：一是家庭局域网与外部的连接二是基于电力线布线的家庭局域网。家庭网与宽带城域网的外部互连方式有多种，目前比较流行的大概有三类：(1)HFC方式：采用现有的CATV传输网络双向功能的开发，实现用户的宽带接入。(2)ADSL方式：利用电话线实现用户宽带接入的经济而有效的方法。(3)LAN方式：利用小区局域网技术，采用双绞线构建楼宇用户内外的宽带互连方式。组建家庭局域网的内部接入方式也有多种形式，目前正在积极实验和试图投入商业应用的主要方式有以下几种：(1)无线方式：以蓝牙技术为代表的近距离无线接入

38、方式在信息家电领域有较大发展。但是由于价格上的原因，普及应用上还有一些困难。(2)双绞线方式：采用分离的专门网线实现信号的传递，这在实际使用时有诸多不便。(3)电力线方式：由于采用与电器供电线路一体化的信道方式，可避免重新布线。便于电器的任意移动。尤其适合网络接入部分的嵌入式设计。一个基于电力线网的数字家庭实现方案（图1）在该方案中家庭内部的互连通过电力线实现。其关键设备是电力线耦合器和电力线modem。这两部分可以作为一个整体嵌入在各个信息家电里。这种设计理念将有助于构建完整的一体化数字家庭，而且无需增加附加的布线资源。图1中，智能家庭网关是一个独立、智能、灵活多变、标准化的家居网络系统接口

39、单元。它通过各种途径(如Internet、WAP、电话、手机等)从多种多样的外部网络接收通信信号，然后通过家庭内部网络将信号传送到特定的用户设备上，并将相应信号反馈给外部通信节点，实现整个远程交互过程。智能家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和信息共享及同外部通信网络之间的数据交换，同时网关一般还负责家庭智能设备的管理和控制。为适用于普通的家庭用户，网关一般设计为非PC廉价设备，采用嵌入式Internet技术和高性能微处理器。智能家庭网关应具备以下功能： Internet接入功能； 简单的modem功能； Web服务器功能； 简单的内部网络协议转换

40、功能； 智能家居控制和管理功能； 简单友好的用户操作界面； 具有系统升级和重构功能。 用户可以在任何地方通过Internet、宽带城域网与家庭智能网关建立连接，再通过智能家庭网关与家庭内部的任何一台信息家电或控制装置相连，从而实现对家庭内部各种电器的控制以及其它信息的监控。家庭用户终端和各种信息家电也可以通过智能网关与Internet或外界沟通。这样使得整个家庭以数字方式与外界构成一种互连关系。 传统家电向信息家电的过渡是一个必然趋势，在这一过程中即有传统产品的升级改造问题也有新产品的开发问题，其核心问题还是数字化。数字化只是一个手段，网络化才是其真正的目的。数字家庭的实现是信息家电基于完善的

41、家庭网络平台的系统集成。而电力线网在家庭网络平台的构建中具有极大的开发潜力。因为电力线网可以说是世界上现有分布最广、与普通家庭关系最为紧密的有线网络结构。如何充分利用现有的电力网络承载电话、数据和电视信号是一个很有价值的研究课题。 由于我国电力线网与国外电力线网的差异，目前还没有真正适合国内电力线网特性的载波通讯的modem芯片。另外，由于中国的电网特性、电网结构、居民住宅分布状况、电力线载波通讯的应用领域等方面与国外也有很多不同之处。电力线载波通讯modem芯片是制约国内电力线载波通讯市场迅速增长的主要瓶颈之一。同时也延缓了中国用户对电力线载波通讯技术的认同和接受。针对国内电网特性、住宅结构

42、、市场要求等情况的深入研究，通过对国外电力线载波通讯技术的深入了解，利用国外先进的现代通讯技术，开发适合国内电力线载波通讯modem芯片将具有极其广阔的应用前景。针对数字家庭所进行的技术创新应该包含两个方面：一是技术本身的创新，如新型modem芯片的开发；二是应用模式的创新，如家居网关的模型、数字家庭的应用模式等。从某种意义上说后者比前者还要重要。换句话说，设计出人们愿意接受的数字家庭应用模式在引导人们需求的同时也会对技术产生巨大的推动。5.电力线上网的前景随着宽带网络技术的飞速发展，它已开始在人们的工作、生活中发挥着巨大的作用。网络远程教育，网络出版、印刷，网络通信，网络电视等等，使人们通过

43、网络把世界缩小了，通过网络把时间和距离拉近了，通过网络把自己的视野和知识开阔了，人们可以在网络上进行学习、工作、交流、以及各种商务活动，可以通过网络将出版印刷的速度和覆盖面大大提高等。如今，困扰宽带网络的瓶颈“最后一公里”也在不断推出的新的网络接入技术中被逐渐攻破。下面，就谈新兴的接入技术电力线接入技术。 电力线接入技术是近日发布的一种全新的“宽带”上网方式。它不用任何网络线和电话，点击浏览器就能上网邀游，上网速度可与一般的“宽带”相比拟。其核心产品已由福建省电力试验研究院研制成功，这意味着宽带市场又添新的竞争对手，对于用户来说，是多了一个选择，而对于宽带运营商来说，则是一个不小的压力。 据了

44、解，目前福建省电力试验研究院已专门注册了“闽电方拓通讯设备有限公司”，该公司将在于6月份开始正式运营，以推广这项新技术。至2002年底，“电线上网”有望进入福建百姓家庭。 利用电源线上网的核心产品“电力调制解调器”(又称“电力猫”)，是福建电力试验研究院今年初研制功能的高科技新产品。该产品在刚刚结束的瑞士日内瓦国际发明博览会上获得了金奖，目前他们已申请了7项专利。对于电源线上网其实早在1999年英国就开始试验，但由于其上网实验速率仅在1M以下而失去了商用价值。后来西门子对此的投资也以失败告终。此次发明最关键的一点是在上网速率方面有了大幅度的提升。并且已被实践证明其产品在我国复杂的低压电网条件下

45、具有很强的实用价值。“电力猫” 目前批量生产价格约在500元人民币左右(单个造价大约1200元)，与现在一般的调制解调器价格相当；传输速率可与目前宽带网相媲美，传输速率是普通56K调制解调器的180倍。至于用户最关心的上网计费问题，目前尚未确定。 电力线调整数据通讯实际上利用了现有的宽带骨干、城域网络。它使用特殊的转换设备，将因特网运营商提供的宽带网络中的信息信号接入小区局端电力线。用户电脑只要通过电力调制解调器连接到户内220V交流电源插座上即可上网。据负责这个科研项目的首席工程师工东方介绍，自1999年4月起，福建省电力试验研究院组织了王东方等三人从事电力通信研究，主要侧重解决速度提高和抗

46、干扰等问题。今年4月下旬至5月上旬，在中电飞华通讯公司的配合下，福建省电力试验研究院电力通信工程技术人员在北京善果胡同开辟的宽带小区网试验小区里为24户居民安装了高速电力调制解调器。半个月来，系统工作稳定、数据传输流畅，获得小区居民的普遍欢迎。日前，国电公司PLC推进办公室来电话高度评价了该院科研工作成果，对北京试验小区宽带网的工作表示满意，并表示将在北京其他电力小区再安排新的组网工程项目。同时在北京进行试验的还有瑞士和韩国的同类产品。经过试验证明，该院的产品远优于韩国产品；与瑞士产品相比各有特色，而在使用的灵活方便性能方面该院产品更显优势。通过电力线上网有许多令人动心之处，它能够为用户提供高

47、速的传输速率，信息传送速度可达到10Mbps；能够将整个家庭的电器与网络联为一体，在室内的设备之间构筑起可自由交换信息的局域网，使人们能够通过网络来控制自己家里的电器设备。此外，利用电力线上网还有其它优点，如网络资源丰富、施工方便、一线两用、价格低廉等。 在未来的宽带接入服务市场，电力线上网必将占有重要的一席之地。在市场需求旺盛的城市，随着电力线上网技术的完善，电力线上网将逐步渗透城区各个角落，这对现有的宽带运营商来说将一个很大的挑战。在广阔的农村地区，电力线上网也具有一定的优势，毕竟，电力网规模之大，是其他任何网都不可比拟的。电力线上网极具发展潜力，但是它仍存在不少问题。如怎样获得电信业务经

48、营许可证，如何选择的合作伙伴(宽带商)，并与之建立起“双赢”的赢利模式，再如费用问题等等。电力线上网如不能解决设备、网络运营的成本高等问题，制定低的资费标准，只是依赖电力的网络优势，是不具备竞争力的，还很难在短期内抢占市场。但不管怎样，电力线上网作为一个新生事物进军宽带市场，虽然业界对其问世评论不一，但必须肯定的是，电力线上网不仅为百姓提供了一个新选择，而且它必然推动整个宽带产业的发展与繁荣。虽然这只“猫”能否再次启动一个类似于“维纳斯”信息家电的系统?能否受到信息家电厂商的追捧，目前仍是个悬念。但是，电力线上网作为一个新生事物进军宽带市场，虽然业界对其问世评论不一，但必须肯定的是，电力线上网不仅为百姓提供了一个新选择，而且它必然推动整个宽带产业的发展与繁荣。 电力线上网虽有着远大的前景，但它仍有一些问题需要解决。从去年12月起，国电通信中心在北京的一些小区内加紧进行电力线上网的试验。试验区的居民可以使用特殊的调制解调器通过电力线上网。但近日日本就此进行的实验表明，电力线上网可能影响短波无线电广播。这一新的消息给这种新兴的上网方式浇了一盆冷水。 据日本媒体近日报道，当电力线数据通信使用230MHz的频带段输数据时，将会对该频段的短波无线电广播、业余爱好