寬帶通信搭上電力線的便車

朱 杰

提到家庭上網,你或許會下意識地想到電話撥號、ADSL專線等傳統(tǒng)上網方式,其實一根普通電力線,也能充當計算機與互聯(lián)網之間的通信橋梁。日前,國際電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)正式宣布,全球首個電力線寬帶(BPL)標準規(guī)范的第一份草案已經獲得通過。這意味著,我們將很快可以感受到電力線組網帶給我們的方便和快捷。

電力線上網的技術瓶頸

由于電力線寬帶剛剛走入普通用戶的視野,因此不少人都誤認為它是一種新生事物。其實電力線上網早在十幾年前就已經實現(xiàn),而且目前有很多企業(yè)和機構都能夠提供電力線上網的產品和服務。所謂電力線上網,就是一種將電力線作為傳輸數(shù)據載體的通信方式。相比現(xiàn)有的寬帶上網模式,電力線寬帶具有很大的便捷性,在房間任何有電源插座的地方,不用撥號,就可立即享受到高速網絡接入服務,來瀏覽網頁、撥打電話和觀看在線電影,從而實現(xiàn)集數(shù)據、語音、視頻以及電力于一體的“四網合一”。另外,我們還可以通過這種方式將房屋內的電話、電視、音響、冰箱等家電連接起來,實現(xiàn)“數(shù)字家庭”的夢想。

然而,盡管電力線上網具有不需重新布線、容易安裝與使用、成本低等優(yōu)點,在家庭聯(lián)網、最后1公里接入等應用方面也有商機,但是由于一些技術上的限制和干擾問題,電力線上網的市場應用從該技術誕生時就受到了很多限制。

首先,通常的電力電纜都是為50Hz或60 Hz低損耗輸電而設計的。當把它們用于連接互聯(lián)網時,意味著必須傳送9 kHz到30 MHz頻率之間的信號。這些頻率在電力電纜上會有泄漏,也就是說部分高頻信號功率會以電磁波的形式輻射出去,故電力電纜相當于低效率的線性天線,電力線信道好像一個開放的無線信道,要蒙受噪聲、衰落和干擾,同時也要干擾他人。當電力線寬帶系統(tǒng)得到廣泛使用時,除了引起使用相同頻率的相鄰系統(tǒng)相互之間干擾和保密問題之外,還會對其他無線電通信造成干擾。

此外,電表也容易成為帶寬瓶頸,電力線上網的數(shù)據需要通過電表傳輸,帶寬往往在這里產生非常大的衰減。不同的電表設備在設計上差別很大,特別是對于電容器置前的電表產品,由于會使高頻信號發(fā)生短路,通過該類電表上網所產生的衰減很大。

還有,小區(qū)網絡間的局域網安全問題也值得關注,因為一個電力寬帶網就等同于一個同用戶組的LAN。如何減少電磁波泄漏,不對其他通信及周圍設備造成負面影響也是業(yè)界關注的重點。

電力線上網有法可依

為了解決電力線上網出現(xiàn)的問題,有越來越多的國際組織投入到該技術的研究中,由此也產生了很多電力線上網標準,如歐洲BPL標準、北美BPL標準等。但由此產生的后果是,基于不同標準的產品互不兼容。為了讓寬帶電力線通信更好發(fā)展,2005年7月,國際電氣和電子工程師學會IEEE成立P1901工作組,致力于統(tǒng)一電力線寬帶通信的技術標準,內容涵蓋電力線寬帶通信的室內聯(lián)網和室外寬帶接入,以及兩者的互操作性三部分。IEEE P1901標準旨在定義即將使用的通信信道的特性?？梢哉f,該標準的制定將幫助制造商開發(fā)用于實現(xiàn)電力線通信的商業(yè)化設備。

在IEEE P1901標準中,一個重要的部分就是定義媒體存取控制層(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范,這將保證高速通信設備能夠更容易與交流電力線一同使用。IEEE P1901將用于提供第一公里及最后一公里寬帶接入服務的電力線寬帶設備中,也用于使局域網和其他數(shù)據分發(fā)系統(tǒng)能夠借助建筑物內銅電力線進行通信所需要的各種設備。該標準將設法創(chuàng)建一種均衡、高效的電力線寬帶信道,而且這種信道將具備所有用戶需要的帶寬和服務質量(QoS)。

IEEE P1901標準中定義的物理層和媒體存取層將確保在同一網絡中工作的通信設備能夠相互共存而不會發(fā)生沖突。它還將實現(xiàn)來自不同供應商的通信設備之間的互操作性,因此終端用戶可以根據自身需求創(chuàng)建可行的系統(tǒng)。在未來的電力線網絡系統(tǒng)中,通信信號被加載到配電網饋線上,并通過中壓線傳輸?shù)阶≌蛏虡I(yè)機構的降壓器。一個中繼器/路由器會提取信號并將其置于低壓線上,隨后通過一個插在任何電源插座上的調制解調器就可以對低壓線上的信號進行訪問。BPL還允許電力部門能夠更方便地部署設備,而這些設備可以通過監(jiān)控系統(tǒng)問題和運行性能使電力服務更為有效和可靠。

統(tǒng)一標準帶來市場機遇

盡管今天的無線寬帶技術和光纖到戶應用已經相對廣泛,但是隨著草案標準的通過,電力線寬帶技術在寬帶接入和家庭聯(lián)網方面仍然會有較大的市場機遇。電力線寬帶能跟寬帶無線接入、光纖等其他技術相結合,為家庭用戶的互聯(lián)網寬帶接入提供低成本的最后1公里接入解決方案。

Wi-Fi等無線技術經常遇到室內覆蓋問題,尤其在混凝土結構的建筑和公寓里,無線信號的覆蓋會難以保證。在這種情況下,有線技術就成為用戶優(yōu)先考慮的解決方案。但是如果使用光纖和電纜,為每一房間布線的費用往往貴得讓人難以接受。此時,電力線寬帶的優(yōu)勢就會顯現(xiàn)出來,因為在每個房間里都有現(xiàn)存的電源插座。

此外,目前出現(xiàn)的很多新應用,如IPTV等,也是電力線寬帶應用的一個市場驅動力。實際上,電力線寬帶上的IPTV(IPTV over BPL)已經出現(xiàn)。目前,H3C等設備供應商們已經研發(fā)出適合中國廣電EoC需求的高性能HomePlug AV芯片,能夠為廣電客戶提供端到端的可運營、可管理解決方案。隨著新標準草案的通過,電力線上網產品的生產將有統(tǒng)一的依據,不同廠商的產品可以互聯(lián)互通,這使得運營商利用電力線資源規(guī)模開展IPTV業(yè)務成為可能。

在未來的寬帶接入服務市場,電力線上網必將占有重要的一席之地。在市場需求旺盛的城市,隨著電力線上網技術的完善,其應用將逐步滲透到城區(qū)各個角落。而在廣闊的農村地區(qū),電力線上網將更有優(yōu)勢,畢竟電力網規(guī)模之大,是其他任何網絡都比難以擬的。