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寬帶電力線傳輸(BPL)技術(shù)已經(jīng)探討了很多年，也不乏成功案例，它能否取代DSL或Cable，還有很多的問(wèn)題有待解決。
BPL傳輸架構(gòu)
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的技術(shù)論證和試驗(yàn)，沉寂已久的寬帶電力線傳輸(BPL)技術(shù)再次進(jìn)入人們的視線，它在很多領(lǐng)域可取代DSL或Cable，尤其是偏遠(yuǎn)地帶。BPL方案可用于連接小型分支辦公室或家庭辦公，作為Cable或DSL的補(bǔ)充接入方案，因?yàn)槭艿赜蛳拗疲@類接入方式不是在所有地方都行得通。BPL無(wú)論在成本還是速率方面較DSL或Cable接入都有優(yōu)勢(shì)，新型芯片能實(shí)現(xiàn)更快速傳輸。BPL客戶端需要的唯一設(shè)備是接入電源插座的特制Modem。
BPL面臨更多技術(shù)挑戰(zhàn)
BPL業(yè)務(wù)的承載媒介是電源線。電力公司一般采用三類電源線路:高壓、中壓和低壓線。高壓線纜作為骨干或配電系統(tǒng)的核心，通常電壓是7萬(wàn)伏;高壓線至變電站后被分成大約7千伏的中壓線，就是城區(qū)街道常見(jiàn)的線桿高架線;中壓線在進(jìn)入最終用戶前由變壓器轉(zhuǎn)換為110或220伏的低壓，然后送至6到10個(gè)用戶(我國(guó)一般高于這個(gè)數(shù))。數(shù)據(jù)在變電站一級(jí)進(jìn)入電網(wǎng)，透過(guò)中壓線到達(dá)最終用戶，因?yàn)楦邏壕�在2～80MHz頻率范圍內(nèi)噪聲較大，不利于混傳數(shù)據(jù)信號(hào)。數(shù)據(jù)進(jìn)入低壓線直至終端用戶是最關(guān)鍵一環(huán)，因?yàn)樽儔浩髟谶M(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量噪音，影響到信號(hào)完整性。電網(wǎng)中可采取很多辦法進(jìn)行補(bǔ)償，如安裝耦合器以從根本上繞過(guò)變壓器，將數(shù)據(jù)信號(hào)從中壓線纜直接安全傳送達(dá)另一端的終端用戶。用戶在任何電源插座接入廉價(jià)Modem接收數(shù)據(jù)，然后傳送到以太網(wǎng)。
還有一種方案是在大樓或住戶外的電線桿上安裝AP，采用802.11b進(jìn)行無(wú)線接入。因?yàn)锳P可置于中壓線纜的任何位置，在中壓線和最終用戶間不需要額外設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)讓多用戶接入。采用這種方式的不足在于，由于采用未經(jīng)許可頻譜，有可能與附近安裝的無(wú)繩電話、微波爐及其它AP產(chǎn)生頻段沖突。
高壓線不適于傳輸數(shù)據(jù)，但可用來(lái)方便架設(shè)光纖連接至ISP。PBL實(shí)現(xiàn)原理見(jiàn)文中圖。
BPL應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
BPL的最大優(yōu)勢(shì)是采用普通電源線路，而電源線幾乎普及所有家庭和商業(yè)機(jī)構(gòu)。它要解決的核心問(wèn)題是安裝一類設(shè)備，使數(shù)據(jù)信號(hào)與電流一道傳輸。而在客戶端，只要接入插座即可進(jìn)行通信了，這比cable或DSL接入要靈活得多，因?yàn)楹笳呓尤胛恢霉潭ㄔ谝惶帯?br />
對(duì)電力公司來(lái)說(shuō)，可充分利用BPL的數(shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部語(yǔ)音通信(VoIP)，基于高速連接遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶用電情況，還可用于精確監(jiān)控供電線路故障而不需要派遣技術(shù)人員前往。典型地，在悶熱的夏季，電力公司可通過(guò)在一段時(shí)間關(guān)閉部分空調(diào)(當(dāng)然在預(yù)定規(guī)劃下進(jìn)行)，避免超負(fù)荷斷電現(xiàn)象。再就是利用BPL進(jìn)行國(guó)內(nèi)安全監(jiān)控，通過(guò)在電網(wǎng)中安裝視頻攝像機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)、煤氣管道以及其它有關(guān)國(guó)計(jì)民生的能源傳輸。
美國(guó)一些能源公司如Cinergy、Solvay Electric和Con Edison采用系統(tǒng)集成器來(lái)提供BPL業(yè)務(wù)，公司通過(guò)集成器來(lái)管理所有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。由于省卻了線路，因而能實(shí)現(xiàn)低成本Internet接入，所需客戶前端設(shè)備(CPE)也少，降低了運(yùn)營(yíng)支撐成本和商務(wù)服務(wù)成本。目前EarthLink(ISP)已宣布加入這一計(jì)劃，基于BPL提供寬帶接入服務(wù)。
雖然BPL提供寬帶接入的領(lǐng)域有限，但可作為對(duì)其它寬帶接入的一種補(bǔ)充，用于擴(kuò)展DSL覆蓋地域，還可作為“空載”WiMAX無(wú)線基站，將寬帶接入引入城郊和鄉(xiāng)村。
需解決問(wèn)題
成本:要使所有電力網(wǎng)具備提供寬帶語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的能力并投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)，需要大量資金投入，且不是短時(shí)間內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的，也不是所有電網(wǎng)都愿意投入這一領(lǐng)域。BPL本身不適合低密度網(wǎng)絡(luò)接入?yún)^(qū)域應(yīng)用，因?yàn)橛糜跇I(yè)務(wù)支撐的設(shè)備成本過(guò)高。例如，為將數(shù)據(jù)直接傳送至電源插座，需要在中壓線末端安裝偶合器以使信號(hào)繞過(guò)變壓器，這會(huì)增加設(shè)備安裝和維護(hù)成本。另外，信號(hào)最大傳輸距離只有約450米，再就需要放大，一些廠商如Ambient和Amperion提供此類中繼器，能擴(kuò)展傳輸距離，但如果服務(wù)對(duì)象是城郊少量BPL用戶，則不太合算。
信號(hào)干擾:除成本因素外，電源線傳輸數(shù)據(jù)還面臨信號(hào)干擾問(wèn)題，這是BPL配置的核心問(wèn)題。電源線沒(méi)有屏蔽，因而在信號(hào)傳輸中抗周圍環(huán)境干擾能力很弱。例如，用于短波無(wú)線通信的2—30MHz頻率，就與BPL的2—80MHz頻率范圍交迭。美國(guó)FCC已要求BPL服務(wù)提供商與這些低頻段無(wú)線運(yùn)營(yíng)商合作，避免使用可能導(dǎo)致沖突的頻譜，采用降低功率甚至是關(guān)閉部分BPL業(yè)務(wù)的做法來(lái)消除干擾。
還有，同一建筑物內(nèi)電源線本地通信信號(hào)也存在相互干擾可能性，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸中斷。這一問(wèn)題已引起HomePlug電源線聯(lián)盟的重視，該聯(lián)盟目前正與聯(lián)合電源線理事會(huì)(UPLC)一道尋求解決方案。聯(lián)盟制定的最新標(biāo)準(zhǔn)HomePlug AV初步實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部設(shè)備間通信不致產(chǎn)生沖突，包括室內(nèi)或小型辦公室甚至是大型建筑物(如學(xué)校和旅館)內(nèi)，而且還能實(shí)現(xiàn)與下一代BPL設(shè)備間的互操作。
安全問(wèn)題:事實(shí)上從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，電源線干擾問(wèn)題不是阻礙BPL發(fā)展的關(guān)鍵因素，安全才是最大問(wèn)題。理論上，數(shù)據(jù)一旦以電波方式傳送，就完全有可能“泄漏”。由于使用同一低壓變壓器，就無(wú)法阻止傳送至某一用戶的信號(hào)不被傳送到其他接入用戶�？刹捎肰PN或SSL加密手段來(lái)保證BPL傳輸安全，目前大多數(shù)企業(yè)都在采用這類技術(shù)用于家庭辦公或Internet遠(yuǎn)程接入。BPL設(shè)備本身也可采用加密算法，如果采用增強(qiáng)加密機(jī)制，有效保護(hù)數(shù)據(jù)是可能的。
發(fā)展前景:據(jù)一項(xiàng)市場(chǎng)調(diào)查，到2012年，美國(guó)將有高達(dá)33%的新寬帶用戶采用BPL接入方式，而現(xiàn)行寬帶用戶也有13%會(huì)轉(zhuǎn)向BPL運(yùn)用。例如，Cinergy公司已在俄亥俄州為商業(yè)及家庭用戶提供BPL Internet接入，因?yàn)榇说氐腃able和DSL接入嚴(yán)重不足。此外還有其它一些公司也在蠢蠢欲動(dòng)。
隨著下一代芯片組的推出，BPL將實(shí)現(xiàn)基于可用頻譜傳送更大帶寬，速率能達(dá)到數(shù)百兆。到那時(shí)，BPL服務(wù)商將可與大型通信運(yùn)營(yíng)商和cable運(yùn)營(yíng)商在語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域一決高下。預(yù)料這類BPL產(chǎn)品在年內(nèi)即可推出。
當(dāng)然，也有人擔(dān)心來(lái)自業(yè)余無(wú)線通訊服務(wù)提供商的反對(duì)可能導(dǎo)致BPL夭折。但在美國(guó)這樣一個(gè)制度比較健全的國(guó)家，F(xiàn)CC會(huì)協(xié)調(diào)好各方利益，畢竟，BPL存在很大利益優(yōu)勢(shì)。為防止各個(gè)州各行其是，美國(guó)還成立專門委員會(huì)指導(dǎo)BPL商業(yè)開(kāi)發(fā)，將其作為與cable和DSL可競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)，為商業(yè)和普通寬帶住戶提供更多選擇余地。同時(shí)BPL設(shè)備制造商和設(shè)計(jì)人員也在努力解決頻譜沖突問(wèn)題�？傊�，在目前寬帶接入方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)的地方，BPL是一種全新的選擇。
BPL實(shí)現(xiàn)原理
將電源和數(shù)據(jù)集成到同一線纜傳輸并不是什么新技術(shù)，普遍使用的有線電話便屬這類實(shí)現(xiàn)技術(shù)，在中心交換機(jī)房供電并實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音交換。最近出臺(tái)的PoE(以太電源供電)規(guī)范IEEE 802.3af，使得透過(guò)LAN線纜為VoIP電話和無(wú)線AP供電成為可能。
利用家用電源線在室內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，這方面產(chǎn)品開(kāi)發(fā)幾年前就有了。隨著HomePlug電源線聯(lián)盟推出HomePlug1.0標(biāo)準(zhǔn)，許多廠商開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，如DSL路由器、以太/USB適配器都可接入家用電源插座，利用單一線纜實(shí)現(xiàn)彼此間通信。期間，Telkonet采用電源線和專用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了大型公寓和旅館內(nèi)LAN連接。
----《中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)》
