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　　計算機網(wǎng)絡發(fā)展的“瓶頸”問題歸根結蒂是接入方式的問題。從1969年美國的ARPANET至今的30多年的時間里，計算機網(wǎng)絡發(fā)展經(jīng)歷了兩次劃時代的變革。
　　一次是調制解調器（MODEM）的產(chǎn)生。這次“革命”使PC機通過MODEM撥號經(jīng)過公用電話網(wǎng)絡接入Internet。從此，全世界開始了解Internet，全球開始共享信息資源。但是，由于撥號上網(wǎng)的傳輸媒質采用了雙絞線，故其最大的接入速度只有56kbit／s，而且接入的質量較差，斷線率很高。
　　隨著Internet本身的不斷壯大發(fā)展和人們對Internet需要的不斷增加。Internet發(fā)展經(jīng)歷了第二次“革命”———即寬帶方式接入。這次革命的領軍“人物”是xDSL和光纖接入服務。這些技術使Inter －net的傳輸速率比傳統(tǒng)的撥號接入技術增加了數(shù)十倍到上百倍不等。例如：在xDSL技術中即使是最為普通的ADSL技術，它的傳輸速率也有1 Mbit／s。從此，Internet的服務項目不僅僅是簡單文本和WEB站點的瀏覽，多媒體技術在Internet上展現(xiàn)出嶄新的魅力。
　　但是這兩次“革命”仍留下了許多值得我們研究和探討的問題：
　?。?）寬帶技術的傳輸速率是否能長期適應日益壯大的全球網(wǎng)民的需求。
    （2）光纖的建設費用昂貴。
    （3）光纖的覆蓋面積過小。
　?。?）寬帶技術的收費是否能夠長期適應網(wǎng)民的心理承受能力。
　　而電力線載波技術（PLC）的應用，將會給網(wǎng)絡的接入方式帶來第3次“革命”。

1 PLC技術的發(fā)展
   電力線通信是通過電力線載波方式來傳送網(wǎng)絡信息。其歷史可追溯到20世紀20年代。那時，主要集中在11 kV以上的高壓遠距離傳輸。工作頻率為150kHz以下，該頻段成為歐洲電技術標準化委員會電力線通信的正式頻段。到20世紀50年代，高壓電力線通信技術已廣泛用于監(jiān)控、遠程顯示、設備保護以及語音傳輸?shù)阮I域。50年代后至90年代早期的30多年中，電力線通信開始應用在中壓和低壓電力網(wǎng)絡。 　　低壓電力線載波通信的研究，在美、德、英等國家已取得了突破性的進展。最早提出低壓電力線載波通信概念并進行可行性研究的是英國曼徹斯特的一家地區(qū)性供電公司NORWEB，NORWEB公司在完成世界上首次配電網(wǎng)上的25個終端用戶的電話與數(shù)據(jù)通信試驗后（1992～1993年），已開發(fā)出2 MHz帶寬內傳輸速率為1 Mbit／s的系統(tǒng)。1993年，英國SWEB公司成功地在一地區(qū)性有限遙測系統(tǒng)（RMS）中采用中、低壓配電網(wǎng)進行兩路數(shù)字載波通信，將已有的水、電表計與電能表計連接起來，能提供包括水、天然氣、電能的自動抄表等功能。
　　電力線載波目前主要采用2種技術，即擴頻通信（SSC：Spread Specturn communication）技術和正交頻分復用（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multi－pleking）技術。目前，在英、美等國，擴頻技術的使用已有現(xiàn)場試驗的報告，ABB公司已成功開發(fā)出基于跳頻方式的低壓電力載波通信系統(tǒng)DartNet（1999年），其信號傳輸速率為1．2 kbit／s。至于擴頻芯片，據(jù)Inbbblon公司最新報道，其PowerPacketTechnology信號傳輸速率已達1．4 Mbit／s。以此為背景，其OFDM技術也取得了突破性進展，組網(wǎng)試驗中已可實現(xiàn)速率為14 Mbit／s的數(shù)據(jù)傳輸。在我國，清華大學已研制成功基于SSC技術的配電網(wǎng)通信實驗平臺，可在兩臺計算機之間通過220 V低壓電力線實現(xiàn)文件或數(shù)據(jù)的傳輸，速率為10 kbit／s。
　　美、德、法等國家已提出家庭插座（HomePlug）計劃，旨在推動以電力線為傳輸媒介的數(shù)字化家庭（Digital）?？梢灶A見，低壓電力線載波通信技術必將成為新的研究熱點，它已經(jīng)引起了世界各國的廣泛關注。
2 PLC的主要技術
   電力線通信環(huán)境惡劣，許多技術問題一直困撓人們。其中，最主要的問題在于噪音和信號衰減。電力線通信的噪音來自與低壓電網(wǎng)相連的負載以及無線電廣播的干撓。而信號的衰減是與通信信道的物理長度和低壓電網(wǎng)的阻抗匹配相關的。
　　由于負載的開關會引起電力線上供電電流的波動，從而導致在電力線的周圍產(chǎn)生電磁輻射。所以，沿電力線傳送數(shù)據(jù)時，會出現(xiàn)許多意想不到的問題。在這樣的噪聲環(huán)境下，很難保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量。而且，電力線通信的噪音和信號衰減是隨時間變化的，很難找到規(guī)律。因此，電力線通信的環(huán)境極為惡劣。要在電力網(wǎng)上實現(xiàn)可靠、安全的數(shù)據(jù)傳輸是相當困難的，以下簡述PLC采用的2種主要技術。
2．1 SSC技術
　　擴頻（SSC）技術的真正全面研究是從20世紀50年代美國麻省理工學院成功研制的NOMAC系統(tǒng)開始的。1976年，R．CDixon撰寫了第一部關于擴頻通信的概述性專著：Spread SpectrumSystem。1982年J．K．Holmes撰寫的Coherent SpectrumSystem是第一部擴頻通信的理論性專著。
　　擴頻通信就是用偽隨機編碼將待傳送的信息數(shù)據(jù)進行調制，實現(xiàn)頻譜擴展后再傳輸，在接收端則采用同樣的編碼進行解調及相關處理。其基本原理圖如圖1所示：

　　香農(nóng)公式C＝Wlog2（1＋P／N）（其中：C為信道容量，W為頻帶寬度，P／N為信噪比）指出，頻帶W和信噪比P／N是可以互換的，這意味著如果增加頻帶的寬度，就可以在較低的信噪比的情況下用相同的信息率以任意小的差錯概率來傳輸信息。這就是用擴展頻譜的方法獲得的好處，也是擴頻通信的核心所在。
　　就低壓電力載波通信而言，應用擴頻通信的主要優(yōu)點如下：
　　（1）抗干擾能力強，適合在低壓電力線這樣的惡劣通信環(huán)境下實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)信息。
　　（2）可以實現(xiàn)碼分多址技術，在低壓配電網(wǎng)上實現(xiàn)不同用戶的同時通信。
　?。?）信號的功率譜密度很低，具有良好的隱蔽性，不易被截獲。
　　擴頻通信雖然抗干擾能力較強，但受其原理制約，傳輸速率最高只能達到1 Mbit／s左右。
2．2 OFDM技術
　　OFDM技術的發(fā)展可追溯到1966年，R．W．Chang首次提出多路傳輸?shù)恼l帶正交分解及合成的概念；1971年S．B．Weinstein和P．M．Ebert使用離散傅立葉變換進行基帶的調制和解調，為OFDM的發(fā)展作出了巨大的貢獻；1980年，APeled和A．Ruiz提出利用循環(huán)前綴來保持正交性，將OFDM向實用化推進了一大步。Inbbblon等一批全球知名企業(yè)已將OFDM技術應用于實際系統(tǒng)，其PowerPacket技術的 傳輸速率已達14 Mbit／s（頻帶：4．3～20．9 MHz，84路載波）。
　　OFDM技術把所傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流分解成若干個子比特流，每個子比特流具有低得多的傳輸速率，并且用這些低速數(shù)據(jù)流調制若干個子載波。  
　　假設1個周期內傳送的碼元序列d0，d1，…，dN－1通過串－并轉換器分別調制在N個子載波f0，f1，…，fN－1上，這些子載波滿足正交特性，其頻譜相互重疊。所謂子載波頻譜正交，是指在傳統(tǒng)的頻分復用（FDMA）系統(tǒng)中2個相鄰子載波的頻率相差系統(tǒng)的碼元傳輸速率為fs，2個相鄰子信道的中心頻點至少相差fs的3～5倍，以防止鄰道干擾，而OFDM的相鄰子載波十分接近，大大提高了頻譜利用率，它們在頻域上是相互交疊的，其頻譜分布如圖2所示。研究表明，只要子載波之間滿足特定的正交約束條件，采用變頻和積分的手段就可以有效地分離出各個子信道信號。

　　OFDM調制的原理雖然是用N個相互正交的載頻分別調制N路子信道碼元序列，但是在實際系統(tǒng)中很難采用這種方式，因為我們無法防止子信道之間嚴重的鄰道干擾。OFDM調制之所以成功應用的一個重要原因是它可以采用DSP技術來實現(xiàn)調制和解調過程。
　　實際上系統(tǒng)通常采用DSP芯片由快速傅里葉反變換（IFFT）實現(xiàn)上述過程，其組成結構如圖3所示。　　發(fā)送部分由串－并轉換器、基帶調制模塊、IFFT、合路器和D／A轉換器組成。工作過程如下：發(fā)送端將高速數(shù)據(jù)流通過串－并轉換器分解成N個低速數(shù)據(jù)塊，對每路低速數(shù)據(jù)進行基帶調制（可采用BPSK，QPSK，QAM，TCM等），然后通過IFFT將基帶調制信號搬移到N路子載波上合路后發(fā)出。發(fā)送信號通過疊加了各種噪聲和干擾的電力線信道傳遞到接收端。
　　接收器用A／D轉換器、帶通濾波器、FFT、解調模塊等部分組成。其工作過程為：采用FFT恢復基帶信號，并采用相應的解調方式解調出N路低速數(shù)據(jù)，最后通過并－串轉換合成原始高速數(shù)據(jù)流。
3 PLC技術應用展望
   隨著PLC技術的不斷發(fā)展，電力線接入Inter－net已成為現(xiàn)實，與現(xiàn)在的以太網(wǎng)、ADSL，HFC等寬帶接入技術相比，PLC具有更明顯的優(yōu)勢： 　
  ?。?）無須新線。目前全國電力專用通信網(wǎng)已建成數(shù)字微波通信電路64000 km，電力線載波65萬話路km，光纖通信電路約6000 km，衛(wèi)星通信地球站36座交換機總容量約60萬門，以及大量的城市電纜系統(tǒng)。PLC要做的，就是將這些已經(jīng)具備的電信基礎和遍布全國的電力網(wǎng)連接起來。
　　（2）分布廣泛，接入方便。現(xiàn)在我國的電話用戶大概在3億戶以內，還有很多地方是民用的通信網(wǎng)無法覆蓋的。但只要是有電線的地方，電力系統(tǒng)的專用通信網(wǎng)就一定能夠到達。
　　（3）PLC的接入成本低，建設費用低，可以大大減輕用戶的經(jīng)濟負擔。
　　由于電力線接入Internet擁有這樣的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展前景，也就成為了世界上所有國家都在致力實現(xiàn)的一個夢想。2001年，韓國在世界上首次實現(xiàn)了電力線通信的實用化。今年內，韓國將開始推廣用輸電線上網(wǎng)。日本郵政省也計劃在2002年將家庭和辦公場所普遍鋪設的民用電力線路作為互聯(lián)網(wǎng)高速接入的通信線路。
　　對于電信設施還不夠完備的發(fā)展中國家來說電力線接入Internet就更具有吸引力了。因為電力網(wǎng)是最基礎的網(wǎng)絡。它的規(guī)模之大，是任何其他網(wǎng)絡所不可比擬的。中國電力系統(tǒng)擁有遍及全國各個角落的管溝資源，而這些資源是建設本地寬帶網(wǎng)絡接入的物資基礎。遍布城鄉(xiāng)的配電線路和桿溝，也為實現(xiàn)用戶接入系統(tǒng)的寬帶化提供了便利條件。
　　國家電力公司通信中心正在加緊進行電力線接入Internet的實驗。此前，國電通信中心分別于2001年12月和2002年3月在北京廣華軒小區(qū)和華景園小區(qū)開通了兩個PLC試驗網(wǎng)。這3個PLC試驗網(wǎng)的開通，開創(chuàng)了我國應用PLC技術的3項第一：率先開通了我國第一個寬帶接入方式的PLC試驗網(wǎng)。第2個PLC試驗網(wǎng)除了具備高速上網(wǎng)的功能外，還具備VoIP語音功能，在我國第一次實現(xiàn)了利用電力線同時上網(wǎng)和打電話。此次開通的第安裝工作快捷，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，網(wǎng)頁登陸速度快，表明我國PLC接入系統(tǒng)的研發(fā)技術達到了世界先進水平。由于電線通信的費用僅為利用光纖通信電纜網(wǎng)絡進行高速INTERNET服務的60％～70％，并不必支付使用線路費用，從而會大大降低通信費用。因此，盡管現(xiàn)在還沒有出臺電力線接入Internet的收費標準，但是可以想見，費用一定會低于現(xiàn)在的幾種上網(wǎng)方式。PLC技術的應用前景將無限廣闊。