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　　計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的“瓶頸”問題歸根結(jié)蒂是接入方式的問題。從1969年美國(guó)的ARPANET至今的30多年的時(shí)間里，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展經(jīng)歷了兩次劃時(shí)代的變革。
　　一次是調(diào)制解調(diào)器（MODEM）的產(chǎn)生。這次“革命”使PC機(jī)通過MODEM撥號(hào)經(jīng)過公用電話網(wǎng)絡(luò)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(hào)上網(wǎng)的傳輸媒質(zhì)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(zhì)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(duì)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(lǐng)軍“人物”是xDSL和光纖接入服務(wù)。這些技術(shù)使Inter －net的傳輸速率比傳統(tǒng)的撥號(hào)接入技術(shù)增加了數(shù)十倍到上百倍不等。例如：在xDSL技術(shù)中即使是最為普通的ADSL技術(shù)，它的傳輸速率也有1 Mbit／s。從此，Internet的服務(wù)項(xiàng)目不僅僅是簡(jiǎn)單文本和WEB站點(diǎn)的瀏覽，多媒體技術(shù)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(shù)的傳輸速率是否能長(zhǎng)期適應(yīng)日益壯大的全球網(wǎng)民的需求。
    （2）光纖的建設(shè)費(fèi)用昂貴。
    （3）光纖的覆蓋面積過小。
　　（4）寬帶技術(shù)的收費(fèi)是否能夠長(zhǎng)期適應(yīng)網(wǎng)民的心理承受能力。
　　而電力線載波技術(shù)（PLC）的應(yīng)用，將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)的接入方式帶來第3次“革命”。

1 PLC技術(shù)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(luò)信息。其歷史可追溯到20世紀(jì)20年代。那時(shí)，主要集中在11 kV以上的高壓遠(yuǎn)距離傳輸。工作頻率為150kHz以下，該頻段成為歐洲電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)電力線通信的正式頻段。到20世紀(jì)50年代，高壓電力線通信技術(shù)已廣泛用于監(jiān)控、遠(yuǎn)程顯示、設(shè)備保護(hù)以及語音傳輸?shù)阮I(lǐng)域。50年代后至90年代早期的30多年中，電力線通信開始應(yīng)用在中壓和低壓電力網(wǎng)絡(luò)。 　　低壓電力線載波通信的研究，在美、德、英等國(guó)家已取得了突破性的進(jìn)展。最早提出低壓電力線載波通信概念并進(jìn)行可行性研究的是英國(guó)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(gè)終端用戶的電話與數(shù)據(jù)通信試驗(yàn)后（1992～1993年），已開發(fā)出2 MHz帶寬內(nèi)傳輸速率為1 Mbit／s的系統(tǒng)。1993年，英國(guó)SWEB公司成功地在一地區(qū)性有限遙測(cè)系統(tǒng)（RMS）中采用中、低壓配電網(wǎng)進(jìn)行兩路數(shù)字載波通信，將已有的水、電表計(jì)與電能表計(jì)連接起來，能提供包括水、天然氣、電能的自動(dòng)抄表等功能。
　　電力線載波目前主要采用2種技術(shù)，即擴(kuò)頻通信（SSC：Spread Specturn communication）技術(shù)和正交頻分復(fù)用（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multi－pleking）技術(shù)。目前，在英、美等國(guó)，擴(kuò)頻技術(shù)的使用已有現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的報(bào)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(hào)傳輸速率為1．2 kbit／s。至于擴(kuò)頻芯片，據(jù)Intellon公司最新報(bào)道，其PowerPacketTechnology信號(hào)傳輸速率已達(dá)1．4 Mbit／s。以此為背景，其OFDM技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展，組網(wǎng)試驗(yàn)中已可實(shí)現(xiàn)速率為14 Mbit／s的數(shù)據(jù)傳輸。在我國(guó)，清華大學(xué)已研制成功基于SSC技術(shù)的配電網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過220 V低壓電力線實(shí)現(xiàn)文件或數(shù)據(jù)的傳輸，速率為10 kbit／s。
　　美、德、法等國(guó)家已提出家庭插座（HomePlug）計(jì)劃，旨在推動(dòng)以電力線為傳輸媒介的數(shù)字化家庭（Digital）?？梢灶A(yù)見，低壓電力線載波通信技術(shù)必將成為新的研究熱點(diǎn)，它已經(jīng)引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。
2 PLC的主要技術(shù)
   電力線通信環(huán)境惡劣，許多技術(shù)問題一直困撓人們。其中，最主要的問題在于噪音和信號(hào)衰減。電力線通信的噪音來自與低壓電網(wǎng)相連的負(fù)載以及無線電廣播的干撓。而信號(hào)的衰減是與通信信道的物理長(zhǎng)度和低壓電網(wǎng)的阻抗匹配相關(guān)的。
　　由于負(fù)載的開關(guān)會(huì)引起電力線上供電電流的波動(dòng)，從而導(dǎo)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(shí)，會(huì)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|(zhì)量。而且，電力線通信的噪音和信號(hào)衰減是隨時(shí)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(shí)現(xiàn)可靠、安全的數(shù)據(jù)傳輸是相當(dāng)困難的，以下簡(jiǎn)述PLC采用的2種主要技術(shù)。
2．1 SSC技術(shù)
　　擴(kuò)頻（SSC）技術(shù)的真正全面研究是從20世紀(jì)50年代美國(guó)麻省理工學(xué)院成功研制的NOMAC系統(tǒng)開始的。1976年，R．CDixon撰寫了第一部關(guān)于擴(kuò)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(kuò)頻通信的理論性專著。
　　擴(kuò)頻通信就是用偽隨機(jī)編碼將待傳送的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，在接收端則采用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)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(cuò)概率來傳輸信息。這就是用擴(kuò)展頻譜的方法獲得的好處，也是擴(kuò)頻通信的核心所在。
　　就低壓電力載波通信而言，應(yīng)用擴(kuò)頻通信的主要優(yōu)點(diǎn)如下：
　?。?）抗干擾能力強(qiáng)，適合在低壓電力線這樣的惡劣通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)信息。
　?。?）可以實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)，在低壓配電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)不同用戶的同時(shí)通信。
　?。?）信號(hào)的功率譜密度很低，具有良好的隱蔽性，不易被截獲。
　　擴(kuò)頻通信雖然抗干擾能力較強(qiáng)，但受其原理制約，傳輸速率最高只能達(dá)到1 Mbit／s左右。
2．2 OFDM技術(shù)
　　OFDM技術(shù)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(jìn)行基帶的調(diào)制和解調(diào)，為OFDM的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)；1980年，APeled和A．Ruiz提出利用循環(huán)前綴來保持正交性，將OFDM向?qū)嵱没七M(jìn)了一大步。Intellon等一批全球知名企業(yè)已將OFDM技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)，其PowerPacket技術(shù)的 傳輸速率已達(dá)14 Mbit／s（頻帶：4．3～20．9 MHz，84路載波）。
　　OFDM技術(shù)把所傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流分解成若干個(gè)子比特流，每個(gè)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(diào)制若干個(gè)子載波。  
　　假設(shè)1個(gè)周期內(nèi)傳送的碼元序列d0，d1，…，dN－1通過串－并轉(zhuǎn)換器分別調(diào)制在N個(gè)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(fù)用（FDMA）系統(tǒng)中2個(gè)相鄰子載波的頻率相差系統(tǒng)的碼元傳輸速率為fs，2個(gè)相鄰子信道的中心頻點(diǎn)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?cè)陬l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(gè)子信道信號(hào)。

　　OFDM調(diào)制的原理雖然是用N個(gè)相互正交的載頻分別調(diào)制N路子信道碼元序列，但是在實(shí)際系統(tǒng)中很難采用這種方式，因?yàn)槲覀儫o法防止子信道之間嚴(yán)重的鄰道干擾。OFDM調(diào)制之所以成功應(yīng)用的一個(gè)重要原因是它可以采用DSP技術(shù)來實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)過程。
　　實(shí)際上系統(tǒng)通常采用DSP芯片由快速傅里葉反變換（IFFT）實(shí)現(xiàn)上述過程，其組成結(jié)構(gòu)如圖3所示。　　發(fā)送部分由串－并轉(zhuǎn)換器、基帶調(diào)制模塊、IFFT、合路器和D／A轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換器分解成N個(gè)低速數(shù)據(jù)塊，對(duì)每路低速數(shù)據(jù)進(jìn)行基帶調(diào)制（可采用BPSK，QPSK，QAM，TCM等），然后通過IFFT將基帶調(diào)制信號(hào)搬移到N路子載波上合路后發(fā)出。發(fā)送信號(hào)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(zhuǎn)換器、帶通濾波器、FFT、解調(diào)模塊等部分組成。其工作過程為：采用FFT恢復(fù)基帶信號(hào)，并采用相應(yīng)的解調(diào)方式解調(diào)出N路低速數(shù)據(jù)，最后通過并－串轉(zhuǎn)換合成原始高速數(shù)據(jù)流。
3 PLC技術(shù)應(yīng)用展望
   隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，電力線接入Inter－net已成為現(xiàn)實(shí)，與現(xiàn)在的以太網(wǎng)、ADSL，HFC等寬帶接入技術(shù)相比，PLC具有更明顯的優(yōu)勢(shì)： 　
  ?。?）無須新線。目前全國(guó)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(jī)總?cè)萘考s60萬門，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(chǔ)和遍布全國(guó)的電力網(wǎng)連接起來。
　?。?）分布廣泛，接入方便?，F(xiàn)在我國(guó)的電話用戶大概在3億戶以內(nèi)，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(dá)。
　?。?）PLC的接入成本低，建設(shè)費(fèi)用低，可以大大減輕用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　由于電力線接入Internet擁有這樣的優(yōu)勢(shì)和廣闊的發(fā)展前景，也就成為了世界上所有國(guó)家都在致力實(shí)現(xiàn)的一個(gè)夢(mèng)想。2001年，韓國(guó)在世界上首次實(shí)現(xiàn)了電力線通信的實(shí)用化。今年內(nèi)，韓國(guó)將開始推廣用輸電線上網(wǎng)。日本郵政省也計(jì)劃在2002年將家庭和辦公場(chǎng)所普遍鋪設(shè)的民用電力線路作為互聯(lián)網(wǎng)高速接入的通信線路。
　　對(duì)于電信設(shè)施還不夠完備的發(fā)展中國(guó)家來說電力線接入Internet就更具有吸引力了。因?yàn)殡娏W(wǎng)是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)。它的規(guī)模之大，是任何其他網(wǎng)絡(luò)所不可比擬的。中國(guó)電力系統(tǒng)擁有遍及全國(guó)各個(gè)角落的管溝資源，而這些資源是建設(shè)本地寬帶網(wǎng)絡(luò)接入的物資基礎(chǔ)。遍布城鄉(xiāng)的配電線路和桿溝，也為實(shí)現(xiàn)用戶接入系統(tǒng)的寬帶化提供了便利條件。
　　國(guó)家電力公司通信中心正在加緊進(jìn)行電力線接入Internet的實(shí)驗(yàn)。此前，國(guó)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(gè)PLC試驗(yàn)網(wǎng)。這3個(gè)PLC試驗(yàn)網(wǎng)的開通，開創(chuàng)了我國(guó)應(yīng)用PLC技術(shù)的3項(xiàng)第一：率先開通了我國(guó)第一個(gè)寬帶接入方式的PLC試驗(yàn)網(wǎng)。第2個(gè)PLC試驗(yàn)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(guó)第一次實(shí)現(xiàn)了利用電力線同時(shí)上網(wǎng)和打電話。此次開通的第安裝工作快捷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，網(wǎng)頁登陸速度快，表明我國(guó)PLC接入系統(tǒng)的研發(fā)技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。由于電線通信的費(fèi)用僅為利用光纖通信電纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速INTERNET服務(wù)的60％～70％，并不必支付使用線路費(fèi)用，從而會(huì)大大降低通信費(fèi)用。因此，盡管現(xiàn)在還沒有出臺(tái)電力線接入Internet的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，但是可以想見，費(fèi)用一定會(huì)低于現(xiàn)在的幾種上網(wǎng)方式。PLC技術(shù)的應(yīng)用前景將無限廣闊。