电力线宽带技术（BPL）工作原理

电力线宽带技术（BPL）工作原理

引言

一项新兴的技术可能会对竞争激烈的宽带网络服务行业产生重大影响。它通过最不寻常的方式为家庭提供高速上网服务：常见的电器插座。

利用电力线宽带（BPL），将您的计算机连接到家中的任何电器插座后便可以立即高速访问互联网。通过将无线电、无线联网和调制解调器等几种技术原理相结合，开发人员创造出一种通过电力线将数据传送到家庭的技术，传输速度介于每秒500千比特（Kbps）到3兆比特（Mbps）之间（与DSL，即数字用户线路，和电缆调制解调器的速度相当）。

BPL已在美国和英国的几个城市中进行测试。在本文中，博闻网将简要描述这项新的服务、它的实现方法以及它对普通家用电器有何意义。我们还将了解围绕BPL所产生的争论。

为何要开发电力线宽带技术？

尽管过去几年宽带技术发展迅速，但世界上仍有大量的地区无法高速访问互联网。与互联网提供商将获得的相对较少的客户数相比，在农村地区铺设线缆并建设必要的基础设施以提供DSL或电缆调制解调器上网服务的成本过于高昂。但是如果能通过电力线提供宽带服务的话，则无需建设新的基础设施。这样只要有电的地方就能够享受宽带服务。

通过使用专门设备对当前电网稍加改造，BPL开发商便可以与电力公司和互联网服务提供商合作为大家提供电力宽带上网服务。

目前，此方案针对两种BPL服务：

• 室内BPL将建筑物内的计算机联网。
• 接入BPL将使用电力线提供宽带网络服务并允许电力公司以电子方式监视电力系统。

通过在室内所有电器插头之间提供高速数据传输，便有可能将房屋内的所有普通家用电器联网。如果您的闹钟、电灯开关和咖啡壶可以通过高速连接彼此通信，那您早上的情形与现在相比将大不相同。

原有传输数据方法

如果您读过互联网基础架构，便会知道互联网是世界范围内由电缆、计算机和有线及无线设备连接起来的小网络组成的一个庞大的物理网络。

通常，大型ISP（网络服务提供商）从电话公司租赁光纤线路来传输互联网的相关数据并最终传送到其他介质（电话、DSL 或电缆线路），然后传入您的家中。每天在光纤线路上都有数万亿字节的数据在传输，因为这种传输方式很稳定，所以不会与其他类型的传输产生干扰。

使用交流电（AC）电流传输数据并不是什么新鲜的想法。通过在同一线路上绑定射频（RF）能量和电流，便可以传输数据而无需单独的数据线。因为电流和RF的振荡频率不同，所以彼此之间不会相互干扰。电力公司在数年间一直使用该技术监控电网性能。如今甚至出现了在家中或企业中使用电线传输数据的联网解决方案。但传输的数据相当简单并且速度相对较慢。

BPL技术的开发者Current Communications Group和Enikia正在与Ameren和EPRI之类的电力公司合作推动BPL的发展。他们已经开发出若干种不同的方法来克服通过电力线传输数据时遇到的困难。这些方法的细节仍属于高度机密，因为在尚未确定采用哪家公司的方法作为部署BPL的标准方式之前，这两家公司都在为获得FCC和IEEE的青睐而展开竞争。

用高压电力线传输数据

与电话公司一样，电力公司也在世界各地拥有联网的线路。不同之处在于电力线的覆盖范围大大超过了电话公司光缆的覆盖范围。这使得电力线在尚未铺设光缆的地方成为了上网服务载体的首选。

这些电力线只是电力公司电网的一个组成部分。除线路之外，电网还使用发电机、变电站、变压器和其他配电器从电厂将电流以各种方式传输到墙壁上的插头中。当电力离开电厂后，将到达输变电站，然后送到高压输电线。传输宽带数据时面临的第一个障碍就是这些高压线路。

高压线路上的电流电压介于155-765千伏之间。如此大的电流不适于进行数据传输。因为它太“嘈杂”了。

如前所述，电流和RF都以特定频率振荡以传输数据。为了在点对点之间清晰地传输数据，必须在无线电频谱的专用频带下振荡以免受其他振源的干扰。

数十万伏的电流不会在恒定频率下振荡。这么大的电流会在所有频谱范围内来回振荡。当它产生尖峰并发出嗡嗡声时，将产生各种各样的干扰。如果产生尖峰的频率与RF用于传输数据的频率相同，则会抵消该信号并且使数据传输断开或遭到损坏。

BPL通过避开所有高压电力线来避免此问题。系统将数据从传统光纤线路下游传至更便于管理的7,200伏中压电力线。

在传送至中压线路之后，数据的传输距离十分有限，否则会发生衰减。为解决该问题，需要在线路上安装特殊设备作为转发器。转发器接收数据并在新的传输过程中重新发送数据，将信号放大以进行下一步传输。

在Current Communications Group的BPL模型中，电线杆上还会安装其他两个设备以发送互联网数据，即CT耦合器和变压器。CT耦合器允许线路中的数据绕过变压器。

变压器的作用是将7,200伏的电压降至240伏标准电压以供普通家用电器使用。低能量的数据信号无法通过变压器，因此您需要使用耦合器提供能够绕过变压器的数据通道。使用耦合器可轻松地将数据从7,200伏线路传送至240伏线路并送入住房中，同时不会发生任何衰减。

互联网接入家庭的“最后一公里”

后一公里是指将互联网接入用户家庭或办公室的最后一步。

在BPL的各种“最后一公里”解决方案中，有些公司在电力线中同时传输信号和电流，而其他公司则将无线链路放在电线杆上并以无线方式将数据传送至家庭。CT网桥能够支持这两种方式。

CT网桥还可以执行以下操作：

• 管理客户家中或办公室中所有电器插座的对称数据传输（“对称”表示上载和下载的传输速度相同）
• 支持无线上网热点
• 处理数据路由
• 管理用户信息
• 使用动态主机配置协议（DHCP——允许在网络中管理和分配IP地址的协议）
• 支持所有数据传输的安全加密

信号由插入墙壁插座中的电力线调制解调器接收。然后调制解调器将信号发送至您的计算机。让我们来看一看这些调制解调器。

现已投入使用了
Current Technologies已经在俄亥俄州的辛辛那提和马里兰州的罗克维尔等地提供BPL服务。

BPL调制解调器

BPL调制解调器使用专门设计用于将数据从电流中分离出来的硅芯片组。利用专门开发的模块化技术和自适应算法，BPL调制解调器可以处理宽频谱范围内的电力线噪音。

BPL调制解调器只需插入墙壁插座然后接入您的计算机即可使用。这些调制解调器可以提供与DSL或电缆调制解调器相媲美的速度。

BPL调制解调器支持即插即用并且与普通的电源适配器差不多大小。将它插入普通的墙壁插座，然后用一根以太网网线连接到您的计算机即可。也可以使用无线型号。

虽然这项新技术的前景看似广阔，但并非每个人都对此欢欣鼓舞。在下一节中，我们将讨论BPL技术实施过程中遇到的一些阻力。

BPL面临的挑战

在2003年4月23日，FCC向支持BPL技术前景的公众发出一个调查通知并设法确定其实际实施标准。这项行动立即遭到来自美国业余无线电联盟（ARRL）和联邦紧急事务管理局（FEMA）的反对。这两个组织声称BPL将产生严重的干扰问题。

他们认为BPL调制解调器是未经许可的设备，就像无绳电话或车库门遥控开启器一样。所有未经许可的设备都受FCC的第15条规定管辖。这条规定要求：所有在美国境内销售的电子设备都必须符合FCC射频发射限制。这些限制是为了保护诸如CB（民用波段）通信、空中交通管制和政府频道之类的重要传输不受干扰。而ARRL和FEMA担心裸露的中压电力线中传输的BPL信号会产生干扰。

有线电视运营商通过将所有电缆进行屏蔽来解决干扰问题。有线电视运营商所用的“同轴电缆”在信号线周围包有一圈编织的金属屏蔽层。电话线也具有屏蔽层。电力线则没有任何屏蔽。在许多情况下，电力线是一根裸露的或用塑料包裹的线。缺少屏蔽正是人们担心产生干扰的原因。

根据FCC为BPL分配的带宽，对其他无线电服务的干扰可能的确是一个问题。目前频带分为以下几种：

• 调幅无线电——535千赫兹-1.7兆赫兹
• 短波无线电——5.9-26.1兆赫兹
• 民用波段（CB）无线电——26.96-27.41兆赫兹
• 电视台——54-88兆赫兹用于2至6频道
• 调频无线电——88-108兆赫兹
• 电视台——174-220兆赫兹用于7至13频道

虽然FEMA愿意允许FCC寻找一种折衷方案，但ARRL声称绝不接受折衷方案，因为BPL所需带宽将直接干扰业余无线电和短波无线电传输。BPL开发商说这些干扰都已得到解决，但只有进行测试并经过一段时间之后才能做出判断。在这之前，BPL的前进步伐将十分缓慢，因为它必须等待监管机构确定相应的标准和规范。