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中国电力线通信的现状与挑战 |
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作者： 来源：电子工程专辑 |
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虽然电力线载波通信已经流行了很久了，但作为承载许多新的增值业务的电力线通信(PLC)，确是最近正在兴起的一项新技术。新型的PLC通信网络，是一种新型的宽带技术，可以利用遍及各地的电力线作为传输媒介，承载语音、数据以及图像的传播。基于电力线是遍历性最强的网络，可以实现其他任何一种网络都无法达及的覆盖范围和密度。针对国际和中国的电力线通信发展的状况和趋势，借第十四届国际集成电路研讨会暨展览会深圳站春季展，与Maxim公司该领域的技术专家，SP&C事业部经理曾宪海先生做了一些探讨。
最近，国际上有关电力线通信的进展很快，日本很早就开始研究利用电力线通信实现家庭通信网络的接入和覆盖，欧盟执委会也已决定正式开放电力线通信接入方式，使电力公司也能够参与到宽带通信的竞争之中，并且执委会将更进一步制订PLC的规定，建立一个清楚且平衡市场环境的市场机制，让既有以及新进入市场的竞争者能够为消费者提供更佳的服务。据悉法国电力局也刚刚确定下一代的电力线通信标准，基于该标准将实现全国范围内大约3500万单位的自动抄表(AMR)，曾宪海介绍说，目前，世界上已经有几十个国家进行了大量的电力线通信的联网试验。
而针对中国大陆电力线通信，虽然技术的总体发展并不落后，但还是存在着不小的挑战，曾宪海表示。主要的挑战包括：
缺乏通行的技术标准
电力线接入网络混乱
过高的电力线噪声
对于缺乏通行标准，严重制约着产业的发展。但据曾宪海介绍，国家相关部门已经在加速标准的制订，并将在今年6月份召集专业单位开始讨论，且Maxim公司正是数量有限的受邀单位之一。
对于电力线接入网络混乱的问题，是一个颇为头痛的问题。这主要表现在楼宇电力线路过乱方面。由于中国处于发展中阶段，旧式楼宇的比重还比较大，这些旧式楼宇基于建设的年代和成本，普遍缺乏系统的综合布线，是电力线通信发展的一个不小挑战。
而对于电力线噪声过高问题，曾宪海则认为这是一个随过程发展可以逐步解决的问题。由于中国的传输线路质量很高，问题就出在由于缺乏标准，各级比较混乱的负载接入后所造成的问题。随着标准的推出，对各种电器负载的约束将会大大减轻这方面所引起的问题。
针对上述各种挑战，Maxim公司提出了全面的电力线通信解决方案。该公司在本届IIC展会上力推的MAX2990电力线通信(PLC)基带调制解调器就是该方案实现中的核心器件，见图1。该款器件是一款集成度很高的SoC器件，采用Maxim的16位MAXQ微控制器核以及物理(PHY)层和媒体接入控制(MAC)层，该控制器提供足够的系统资源支持用户的定制应用，进一步节省系统成本，通过电力线可提供高性价比、可靠性的远距离数据通信。
图1：MAX2990功能方框图
针对该公司的解决方案，曾宪海认为具有以下几项独特的优点：
OFDM技术：该方案采用了OFDM技术，相比几家竞争对手所采用的老一代窄带FSK方案，大大改善了通信质量，只需一次即可传回一组数据，而旧有FSK方案则需要传4次。在OFDM基础上，再加上前端纠错(FEC，CRC16和CRC32)技术的采用，使得该技术可以实现100kb/s的保证数据率，即包括出错重传的有效数据率。由于OFDM的采用，可以同时采用8个载频，对信噪比的需要大幅降低，同时还保证很低的误码率。
图2：OFDM (a)比窄带(b)可以更高效地利用带宽，从而可采用更先进的通道编码
调频功能：该技术所采用的调频功能，可有效地提高数据传输率。即当传输过程中发现数据传输因噪声或干扰而传不过去时，可以进行自动调频后的重传，而不会出现死锁的现象。另外，用户还可以通过编程的方法来直接选择频率。
高数据安全性：方案中采用了快速DES/3DES引擎实现最高的数据安全性，从而打消了一些用户对电力线通信中安全性的质疑。
丰富的接口：方案中采用了I/O接口、I2C、UART、SPI、还有存储器接口。
对于电力线通信的应用，曾宪海认为即便是目前可见的应用就已经很多。主要包括：
远程抄表：可以节省大量的劳动力成本，并使得成功抄表率大幅提高。
远程监控：可以支持复杂的工业控制，如dim、电机控制等，还可以有效防止电力盗用等不法现象。还可以通过集成各种不同服务和实现“智能”家电控制。当然也能远程监视其它传感器(火灾、温度、入口、出口等)。
支持预付费和缴费帐户自动管理。
动态监测电能利用情况，实现电能的动态调度。
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(3/12/2009) |
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