PLC发展、原理与适用场景精要.docxVIP

一 PLC技术的发展简史电力线通信技术出现于20世纪20年代初期，由于历史技术水平和应用需求的限制，最初的电力线只是用作传输低速信号，最早的应用实例是电力线电话。2000年起，由于互联网的飞速发展，电力线通信技术由于其经济、灵活、方便的特点，得到了真正意义上的全球性发展，高速PLC开始出现（1Mbits/s）。2000年，，由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司成立“家庭插电联盟”（HomePlugPowerline Alliance），致力于创造共同的家用电线网络通讯技术标准,目前该组织已发展到近百家公司。2001年6月，HPA（家庭插电联盟）发布了其标准的第1个版本Home-Plug Specfication1.0，将数据传输速率定为14Mbit/s，采用OFDM调制解调技术，MAC层协议为CSMA/CA。基于该标准生产的高速PLC产品占有早期市场的大量份额。2005年以后，欧盟及美国政府已明确表示支持高速PLC技术的使用。已有数百万电力线高速通信产品用于室内、办公室联网，电力线高速接入在多个国家已达数百个网络。2009年，IEEE通过了P1901草案，意味着全球首个电力线宽带标准规范的第一份草案已经获得通过。2010年后，P1901草案获得批准，正式成为全球第一个电力线宽带通信的标准。支持该协议的主要芯片厂家intellon立即推出了相关芯片产品。其发布的HomePlug AV及HomePlug BPL标准成为新的国际主流芯片。2011年，intellon公司被高通公司收购。回顾2001年-2010年，期间PLC技术形成了3个主流标准，其对应的成员公司代表如下：家庭插电联盟（HomePlug Association, HPA）,代表性厂家是美国Intellon 通用电力线联盟(Universal Powerline Association, UPA)代表性厂家是西班牙DS2 消费电子电力线通信联盟(CE-Powerline Communication Alliance, CEPCA)，主要代表性厂家是日本panasonic 日本panasonic由于是HPA成员，其在P1901草案通过后将支持的技术过度到了P1901上来，P1901标准由于成员厂家众多（涵盖思科、Comcast、通用电气、英特尔、LG电子、摩托罗拉、RadioShack、三星电子、夏普美国实验室和德州仪器（TI）等等），成为主流标准。标准演进图：速率演进图：市场分布图：国内高速PLC的研究也基本是从2000年开始，上一代的PLC芯片，主要以HomePlug1.0规范为主，物理层速率多是14Mbps，当时由于整体技术的不成熟，速率低、抗干扰能力低、通讯距离短，在国内应用市场昙花一现后转入了研究层面。二 PLC技术基本原理PLC的核心原理是利用调制技术将用户数据进行调制，把载有信息的高频加载于电流,然后在电力线上进行传输。在接收端，先经过滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原通信信号, 并传送到计算机或电话，以实现信息传递。PLC设备分局端和调制解调器（终端），局端负责与内部PLC调制解调器的通信和与外部网络的连接。在通信时，来自用户的数据进入调制解调器调制后，通过用户的配电线路传输到局端设备，局端将信号解调出来，再转到外部的Internet。具体的电力线载波双向传输模块的设计思想：由调制器、振荡器、功放、T/R转向开关、耦合电路和解调器等部分组成的传输模块，其中振荡器是为调制器提供一个载波信号。在发射数据时，待发信号从TXD端发出后，经调制器进行调制，然后将已调信号送到功放级进行放大，再经过 T/R转向开关和耦合电路把已调信号加载到电力线上。接收数据时，发射模块发送出的已调信号通过耦合电路和T/R 转向开关进入解调器，经解调器解调后提取原始信号，并将原始信号从RXD 端送到下一级的数字设备中。从目前的发展阶段来看，电力线通信的技术涵盖了以太网技术与电力技术及一些特殊的通信编码调制技术。PLC在OSI的第二层以上符合标准的802.3以太网规范。以太网是以点对点方式传输802.3格式帧的网络，以太网数据帧均遵从IEEE发布的802.3标准。PLC则是以太网的一个分支，区别在于在物理层中介质更换为电力线，并且在第二层上采用了基于CSMA/CA的广播共享方式。为了解决在强电环境下对高频数据通信的干扰， HomePLUG规范中引入了OFDM调制方式，并且在标准规范中保证了与国际电磁兼容的适配，以避免电磁泄漏对通信及其他设备电器的影响。CSMA/CA：载波监听多路访问/冲突防止 ,由于电力线通信技术基于民用家庭（办公）电线，因此无法为每一个端站划分独立的物理信道，从而PLC只能基于共享方式。这样冲突就不能避免，而电力线的拓扑环境比较随意无序，因此传统的冲